微生物是陆地碳循环的主要驱动者，控制着土壤有机质中的碳储存与向大气释放的CO?之间的平衡。土壤病毒作为土壤碳循环的重要组成部分，通过侵染作用显著影响微生物群落动态和功能。然而，病毒如何调控农田土壤有机碳积累的机制尚不清楚。
中国科学院南京土壤研究所张佳宝院士团队通过华北平原长期秸秆还田定位试验发现，病毒通过裂解与溶原两种生活方式动态调控碳循环。在秸秆还田土壤中（高碳条件），93%的病毒处于裂解状态，通过分解宿主细菌释放大量有机质，加速微生物周转，促进矿物结合态有机碳和微生物残体碳的形成。相反，在秸秆移除土壤中（低碳条件），21%的病毒选择溶原状态，携带多糖水解酶等辅助代谢基因，帮助宿主降解难分解有机物，提升碳利用效率。病毒携带的辅助代谢基因可定向优化宿主代谢路径：低碳条件下，病毒的辅助代谢基因主要参与碳降解，如糖苷水解酶（GHs）基因；而高碳条件下，病毒则富集碳固定相关基因（如rbcL、tktA），通过卡尔文循环增强宿主固碳能力。研究揭示了病毒对农田土壤有机碳调控的“双重机制”。
该研究表明，秸秆还田配合氮肥施用可促进裂解病毒主导的“病毒分流”效应，通过释放宿主养分和塑造微生物残体，显著提升土壤有机碳含量。研究成果为精准调控农田土壤固碳技术路径、制定科学施肥与秸秆还田方案提供了理论依据。相关成果近日发表在Advanced Science上，此项研究得到国家重点研发计划、国家小麦产业体系等项目支持。
