为解决植物源碳和微生物源碳作为土壤有机碳（SOC）关键来源沿海拔梯度的累积规律及其相对贡献的科学问题，研究团队以青藏高原局地尺度山地垂直样带（马衔山，海拔2600–3670米，水平跨度10公里）和区域尺度生物地理样带（高寒草甸至高寒荒漠，海拔2750–4357米，水平跨度2500公里）为研究对象，利用木质素酚和氨基糖分别作为植物源碳和微生物源碳的生物标志物，定量揭示了不同空间尺度下两类碳组分的海拔分布格局及其驱动机制（图1）。研究表明，尽管植物源碳和微生物源碳的绝对含量均随海拔升高而持续增加，但二者对土壤有机碳库的相对贡献却呈现出截然相反的变化趋势。

        随着海拔升高，植物源碳（木质素酚）在土壤有机碳中的相对占比显著下降，而微生物源碳（氨基糖）的相对占比则显著增加。值得注意的是，本研究揭示了一种受海拔阈值调控的碳源主导转换机制：在临界海拔阈值以下（局地尺度为2415米，区域尺度为3650米），土壤有机碳的积累主要由植物源碳主导，表现为典型的植物碳输入特征；相反，当海拔超过这一临界阈值后，微生物源碳转而成为主导贡献者，其含量在局地和区域尺度的高海拔地区分别达到植物源碳的1.9倍和1.3倍，反映出高海拔环境具有更强的微生物转化过程。此外，真菌残体碳对土壤有机碳库的贡献在海拔梯度上均高于细菌残体碳，但真菌与细菌残体碳比值在局地和区域尺度上的海拔响应存在差异，这主要受控于不同尺度下土壤pH值的变化特征。随机森林和分段结构方程模型（piecewiseSEM）等分析结果揭示了一个多因子协同调控过程：在局地和区域两个尺度上，土壤全氮、土壤水分（或干旱指数）以及土壤pH值是调控木质素酚和氨基糖积累的核心驱动因子；海拔升高引起的水分条件改善不仅通过促进根系生物量和土壤全氮积累直接或间接增加了植物源碳输入，还通过提升土壤全氮和微生物生物量碳（MBC）显著促进了微生物源碳的累积（图2）。

        该研究强调了青藏高原植物源碳和微生物源碳对土壤有机碳贡献的海拔依赖性分异规律及阈值效应，得出高海拔生态系统的土壤固碳主要归因于微生物源碳的积累。这对于提高地球系统模型预测气候变化下土壤碳动态的准确性具有一定的科学指导意义。

        该成果以“Altitude-dependent divergent contributions of plant- and microbial-derived carbon to soil carbon on the Tibetan Plateau”为题发表在地球科学期刊Global and Planetary Change上。西北生态环境资源研究院奈曼沙漠化研究站牟晓明为论文第一作者，王旭洋副研究员为通讯作者。此项研究得到了中国科学院青年创新促进会人才项目（2023449）、甘肃省自然科学基金项目（22JR5RA076）和国家自然科学基金项目（32571927）共同资助。

图1. 青藏高原海拔梯度上的采样设计及环境因子相关性

图2. 采用分段结构方程模型（SEM）分析了局地尺度（10公里水平距离）和区域尺度（2500公里水平距离）下，海拔、土壤水分/干旱指数、土壤 pH 值、根系生物量以及土壤全氮（N）对 (a, b) 木质素酚和 (c, d) 氨基糖（微生物残体碳，MNC）的影响。