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土壤微生物生长速率和微生物碳利用效率（CUE）是土壤微生物碳代谢过程中非常关键的参数，调节着土壤有机碳的分解和稳定。它们还是土壤生物地球化学过程模型中微生物生理学的关键参数。¹⁸O标记水的方法可以量化微生物DNA的产生量，从而为群落水平的土壤微生物生长速率和CUE提供新的认识。然而，当前土壤微生物生长速率和CUE的全球模式研究还没有使用这一新技术，而缺乏对这些模式的了解可能会限制地球系统模型的性能和全球变化预测的能力。

基于此，我院白娥教授团队高德才副教授基于生态学代谢理论建立土壤微生物生长速率与微生物生物量的估算方程（图1），从而预测土壤微生物生长速率和CUE的全球格局。结果显示，模拟的土壤微生物生长速率全球平均值为211 g C m^-2 y^-1，随着纬度的降低而减少，并且在苔原和北方森林中季节变化比热带更大（图2）。模拟的土壤微生物CUE（0-30 cm）的变化范围在0.25到0.63之间，平均值为0.43（图3），整体呈现寒带高热带低的格局。土壤微生物生长速率与地上凋落物产生通量呈现显著的相关关系（图4），这是维持微生物生物量相对的稳定的重要因素。本研究首次尝试基于生态学代谢理论的方法估计了土壤微生物生长速率和微生物CUE的全球模式，促进了将土壤微生物纳入地球系统模型工作的进一步发展。

以上研究成果以Global prediction of soil microbial growth rates and carbon use efficiency based on the metabolic theory of ecology为题，发表在土壤学期刊Soil Biology and Biochemistry上。高德才副教授为文章的第一作者，白娥教授为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金杰青项目，吉林省自然科学基金以及中央高校基础研究基金的支持。

原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S003807172400004X  

图1 土壤微生物生长速率（I_T）与微生物生物量碳（MBC），土壤温度（T）以及土壤有机碳（SOC）含量的关系的理论模型。

图2 在0-30 cm土壤深度，土壤微生物生长速率的全球格局。

图3 在0-30 cm土壤深度，土壤微生物碳利用效率（CUE）的全球格局。

图4 全球尺度上土壤微生物生长率与地上凋落物产生通量（a）和生态系统净初级生产力（b）之间的关系。黑色线为1:1线。