森林生態系統是陸地碳匯的重要組成部分，其土壤碳積累過程在緩解氣候變化中具有關鍵作用。除了分解有機質分解外，土壤微生物還能通過固定大氣二氧化碳直接參與土壤碳輸入，但對森林演替中該過程的演變規律仍缺乏系統性認識。探究微生物固碳功能如何隨森林演替變化，對準確評估森林碳匯潛力具有重要意義。

中國科學院華南植物園鼎湖山站科研人員在廣東鼎湖山選取處于不同演替階段的森林類型，系統分析了土壤微生物群落結構、碳固定功能基因及其實際固碳速率。研究結合宏基因組學和¹³CO₂穩定同位素標記技術，并利用全球755個森林土壤宏基因組數據對結果進行了驗證。研究發現，隨著森林演替推進，土壤微生物群落結構與植被類型協同演替，其互作網絡趨于復雜和穩定。然而，與群落結構變化不同，微生物固碳功能在演替后期顯著下降，參與關鍵碳固定途徑的功能基因豐度降低，¹³CO₂標記實驗證實土壤微生物的實際碳固定速率在成熟森林中顯著降低。這表明，在土壤有機碳較為豐富的晚期演替森林中，微生物的碳獲取策略可能由主動固定大氣?CO₂轉向分解利用現有土壤有機質，揭示了森林土壤碳積累過程中微生物功能的動態轉變。該研究為完善全球碳循環模型和評估森林碳匯功能提供了重要的微生物學依據。

相關研究成果以Multi-scale evidence for declining microbial carbon fixation along forest succession gradients為題發表于The ISME Journal（IF_5-year?:12.5）。中國科學院華南植物園周曙仡聃副研究員為論文第一作者，劉菊秀研究員、中國科學院城市環境研究所朱冬研究員為論文通訊作者。該研究得到國家自然科學基金、廣東省重點領域研發計劃、廣東省科技計劃項目及西班牙政府等項目的聯合資助。論文鏈接：https://doi.org/10.1093/ismejo/wraf191

圖1. 全球森林土壤微生物固碳地理格局與宏基因組學解析

圖2. ¹³CO₂標記培養解析森林演替中土壤微生物固碳機制