微生物碳利用效率（Microbial carbon use efficiency, CUE）是指微生物生物合成碳占微生物新陈代谢总碳的比例，是描述土壤微生物生理的重要参数，对于理解土壤碳储量和缓解气候变化具有重要意义。然而，调控CUE的关键因素仍然是未解之谜，使得理解土壤碳储量和预测其对全球变化因素的响应方面存在很大的不确定性。

基于此，本研究通过对全球自然生态系统表层土壤CUE的估算，并同时考虑其与温度、降水、植物源碳和土壤养分有效性的关系。研究发现：（1）CUE变化取决于特定气候带（即热带、温带、干旱和寒带）内这四种基本环境资源中限制性最强的资源。（2）较高的CUE常见于干旱和寒冷地区，与温度、水和植物源碳输入的限制相关；而较低的CUE则出现在热带和温带地区，与土壤中养分（如氮或磷）的普遍限制相关。不同气候带的资源限制形成鲜明对比，导致CUE随纬度升高而明显增加。

CUE对特定资源的依赖性意味着，由于气候变暖和降水量增加会降低CUE，未来干旱和寒冷环境下的高纬度区域土壤有机碳损失风险较高。与此相反，低纬度地区的寡营养土壤有可能会增加有机碳的保留量，这是因为在人为养分输入的同时，CUE也会增加。这些发现强调了不同气候区内资源限制对CUE的关键作用，以及土壤有机碳的保留对全球变化的响应存在不对称性。

上述成果发表在Advanced Science，博士后崔勇兴为论文第一作者，中国科学院地球环境研究所陈骥研究员为通讯作者。

Yongxing Cui*, Junxi Hu, Shushi Peng, Manuel Delgado-Baquerizo, Daryl L. Moorhead, Robert L. Sinsabaugh, Xiaofeng Xu, Kevin M. Geyer, Linchuan Fang, Pete Smith, Josep Peñuelas, Yakov Kuzyakov, Ji Chen*. Limiting resources define the global pattern of soil microbial carbon use efficiency.Advanced Science. 2024, 2308176. https://doi.org/10.1002/advs.202308176

图1 不同资源限制对不同气候区微生物碳利用效率（CUE）的影响