土壤有机质(SOM)是维持土壤肥力和农业可持续发展的基础，也是陆地生态系统中最重要的碳库之一。根据来源、周转特征和稳定机制的差异，土壤有机质通常可分为颗粒有机质(POM)和矿物结合有机质(MAOM)。近年来，越来越多研究表明，微生物不仅参与有机质分解，也在稳定性有机质形成过程中发挥重要作用。然而，在大尺度农田生态系统中，微生物如何影响POM和MAOM的形成及稳定，仍缺乏系统认识(图1)。

　　针对这一问题，中国科学院沈阳应用生态研究所王超研究团队，以辽宁省境内长期种植玉米或水稻的农田为研究对象，开展大规模采样(444个样点)，系统分析了气候因素、土壤理化性质和微生物特征与SOM组分的关系。研究结合基因组和生物标志物等技术，从微生物群落组成、多样性、网络结构、生物量和微生物残体等多个维度，定量解析微生物对POM和MAOM形成的贡献。此外，研究进一步整合全球170篇文献中的2438组观测数据，采用Meta分析方法，验证微生物特征与土壤有机质组分关系在全球尺度上的普适性。

　　研究结果显示，微生物特征可解释24%的POM变异和62%的MAOM变异。其中，微生物生物量是预测POM和MAOM动态变化的关键微生物因子，微生物残体则是预测MAOM动态的重要因子(图2)。研究还发现，微生物多样性和网络结构主要通过影响微生物生物量和残体积累，间接调控土壤有机质组分的形成(图3)。与真菌相比，细菌类群与土壤有机质组分之间表现出更强的关联性(图4)。全球Meta分析进一步支持了上述发现，表明微生物对土壤有机质组分形成的调控作用具有较强的普遍性(图5)。

　　该研究系统量化了微生物特征对不同土壤有机质组分形成的贡献，揭示了微生物在农田土壤碳库形成和稳定中的关键作用。研究结果表明，农田土壤碳库管理不仅应关注植物碳输入和土壤理化性质，也应重视微生物生物量、微生物残体积累及关键微生物类群的调控。该研究为将微生物过程纳入土壤碳、氮循环模型提供了理论依据，也为提升农田土壤固碳能力和推动农业可持续管理提供了科学支撑。

　　相关研究成果以“Quantifying microbial contribution to particulate and mineral-associated organic matter in cropland soils”为题发表在Fundamental Research期刊。中国科学院沈阳应用生态研究所助理研究员高美霞为第一作者，王超研究员为通讯作者，方运霆研究员、张丽莉研究员、李国琛高级工程师等参与了该项工作。该研究得到重点研发计划黑土专项、自然基金委优青项目、兴辽英才计划和辽宁省自然科学基金项目等共同资助。

　　文章链接https://doi.org/10.1016/j.fmre.2026.04.027

　　图1 农田土壤颗粒和矿物结合有机质的微生物调控机制概念图

　　图2 环境、植物、土壤和微生物因子对土壤有机碳/氮组分的相对影响

　　图3 土壤微生物特征调节土壤有机质组分的路径图

　　图4 微生物物种与土壤有机质组分的相关性分析

　　图5 全球微生物生物量变化与土壤有机质组分变化之间的关系