土壤微生物碳利用效率（Carbon Use Efficiency；CUE）是指微生物将吸收的碳转化为自身生物量碳的效率，也称为微生物的生长效率。土壤微生物CUE是生态系统碳循环中的重要生理生态学参数，影响着生态系统的碳固持、周转、土壤矿化以及温室气体排放等过程。认识土壤微生物CUE及其影响机制，对于更好的认识生态系统碳循环过程及其对全球变化的响应具有重要意义。
 

常用于微生物碳利用效率测定的方法有生长速率法、生物量法、底物吸收速率法、底物浓度变化法和化学计量比法等，上述方法都有各自的局限性。在这里，简单介绍一下近几年新兴的测定微生物CUE的方法：同位素18O-水培养法。该方法的基本原理将18O标记的水加入土壤后进行培养，分析微生物DNA中18O的变化以获得微生物的生长速率，进而计算微生物的碳利用效率。

 

 

18O水培养法已成为测定土壤微生物CUE的一种重要技术手段,并得了广泛应用。
 

我国东北师范大学白娥教授领衔的科研团队在该方法的研究中处于国际领先地位，该研究团队在国际学术期刊上发表了多篇相关文章。研究人员曾以长白山温带森林土壤为研究对象，利用18O标记的葡萄糖和18O标记的水作为两种不同的O源，分析两者对微生物DNA中O元素的贡献。研究结果表明：利用18O-H2O培养法来估算微生物生长和碳利用效率时的基本假设是正确的。该项研究为18O水培养法测定土壤微生物CUE奠定了重要的理论基础，相关文章发表在国际权威期刊《Soil Biology and Biochemistry》上。

 

 

近期，中国科学院植物研究所杨元合教授研究组以青藏高原高寒草原生态系统为研究对象，依托野外长期氮添加控制实验平台，结合18O-DNA标记、高通量测序等技术揭示了揭示了氮输入通过改变植物-微生物-矿物交互作用调控土壤微生物生理代谢过程的新机制，为准确理解氮富集背景下的土壤碳动态提供了新视角。该研究发表在国际期刊《Global Change Biology》上。

 

 

来自美国马萨诸塞大学研究团队在《NATURE COMMUNICATIONS》上发文:采用18O-H2O法测定CUE,发现当土壤湿度较高时，细菌系统发育多样性与碳利用效率（CUE）呈显著正相关。微生物群落组成直接驱动CUE变化，温度和湿度通过改变微生物群落结构间接影响CUE。研究表明，多样性对CUE的影响取决于土壤水分，表明非生物和生物驱动因素之间存在动态相互作用。
 

 

 

澳大利亚悉尼大学研究团队,使用H218O标记法来量化线索和周转率，并使用连续13CO2植物标记法来表征MBCroot和MBCsoil。研究发现，施氮降低了CUE，减缓了周转率，但仅在高磷水平下。相反，施氮在高磷时增加了MBCsoil，而在低磷时增加了MBCroot。MBCsoil与CUE和微生物周转率呈负相关，MBCroot与CUE和微生物周转率呈正相关。研究表明肥料诱导的根源碳有效性变化在CUE、MBC库和微生物周转率中起着重要作用，最终影响SOC固存。相关文章发表在《Soil Biology and Biochemistry》期刊上。

 

 

热耳科技是剑桥同位素总代理（Cambridge Isotope Laboratories）。提供实验用到的18O水，18O葡萄糖等同位素产品。