土壤微生物的碳利用效率是描述微生物活性的重要指标，研究发现引入微生物碳利用效率的模型能够更准确的预测土壤碳循环过程。微生物碳利用效率的测定一直受到研究方法的限制。最新一些研究将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。这种方法的前提假设是：微生物DNA复制过程中的氧元素全部来自于水。但是微生物也可能利用土壤有机质中的氧。因此，该方法的基本假设需要实验给予证明。

　　生物地球化学组以长白山温带森林土壤研究对象，利用18O标记的葡萄糖和18O标记的水作为两种不同的氧源，分析两者对微生物DNA复制过程中氧元素的贡献。研究结果表明：1）添加18O标记物后，微生物的18O-DNA丰度在48小时后达到最高值后开始降低（图1），表明利用此方法分析微生物碳利用效率的培养时间不应超过48小时；2）通过混合模型计算得出，新形成的微生物DNA中8.3%的氧元素来自于葡萄糖，91.7%来自于水（图2）。由于葡萄糖是土壤中比较容易被微生物利用的有机物，当考虑整个土壤有机质库时，其对微生物DNA中O元素的贡献应该低于8.3%，而更多的氧来自于土壤水。因此，本研究结果表明：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，但我们建议用转换因子计算最终的碳利用效率将更为准确。

　　

 

　　图1加入20%的18O标记水或葡萄糖后微生物DNA中18O的原子百分超随时间的变化规律

　　

 

　　图2加入18O标记水或葡萄糖后微生物DNA中18O的原子百分超随加入标记物丰度的变化

　　研究成果以“Evaluation of the 18O-H2O incubation method for measurement of soil microbial carbon use efficiency”为题，发表在Soil Biology and Biochemistry上。曲聆瑞为第一作者，白娥教授和王超副研究员为共同通讯作者。该研究得到了中科院前沿科学项目、基金委重点项目、优秀青年项目和中科院青促会项目等的支持。