森林生态系统是陆地碳汇的重要组成部分，其土壤碳积累过程在缓解气候变化中具有关键作用。除了分解有机质分解外，土壤微生物还能通过固定大气二氧化碳直接参与土壤碳输入，但对森林演替中该过程的演变规律仍缺乏系统性认识。探究微生物固碳功能如何随森林演替变化，对准确评估森林碳汇潜力具有重要意义。

中国科学院华南植物园鼎湖山站科研人员在广东鼎湖山选取处于不同演替阶段的森林类型，系统分析了土壤微生物群落结构、碳固定功能基因及其实际固碳速率。研究结合宏基因组学和¹³CO₂稳定同位素标记技术，并利用全球755个森林土壤宏基因组数据对结果进行了验证。研究发现，随着森林演替推进，土壤微生物群落结构与植被类型协同演替，其互作网络趋于复杂和稳定。然而，与群落结构变化不同，微生物固碳功能在演替后期显著下降，参与关键碳固定途径的功能基因丰度降低，¹³CO₂标记实验证实土壤微生物的实际碳固定速率在成熟森林中显著降低。这表明，在土壤有机碳较为丰富的晚期演替森林中，微生物的碳获取策略可能由主动固定大气 CO₂转向分解利用现有土壤有机质，揭示了森林土壤碳积累过程中微生物功能的动态转变。该研究为完善全球碳循环模型和评估森林碳汇功能提供了重要的微生物学依据。

相关研究成果以Multi-scale evidence for declining microbial carbon fixation along forest succession gradients为题发表于The ISME Journal（IF_5-year :12.5）。中国科学院华南植物园周曙仡聃副研究员为论文第一作者，刘菊秀研究员、中国科学院城市环境研究所朱冬研究员为论文通讯作者。该研究得到国家自然科学基金、广东省重点领域研发计划、广东省科技计划项目及西班牙政府等项目的联合资助。论文链接：https://doi.org/10.1093/ismejo/wraf191

图1. 全球森林土壤微生物固碳地理格局与宏基因组学解析

图2. ¹³CO₂标记培养解析森林演替中土壤微生物固碳机制