作物秸秆还田是提升农田土壤有机碳储量的重要途径，秸秆的固碳效果取决于其在土壤有机质关键组分如颗粒有机质（POM）和矿物结合有机质（MAOM）中的转化命运。POM与MAOM在理化性质上存在显著差异，这决定了各组分上微生物群落组成的不同，进而导致其驱动的有机碳转化过程迥异。然而，传统化学分组方法常会损害微生物活性，限制了在维持原位微生物活性的前提下对不同组分（如POM与MAOM）中微生物及其驱动的有机碳转化过程的观测。
基于此，浙江大学徐建明团队采用优化的超声分组方法，在有效维持微生物活性的基础上，识别了驱动秸秆分解的核心微生物类群及其代谢策略，系统探讨了红壤与黑土典型稻田中POM与MAOM组分内秸秆碳的矿化与积累机制。近日以“Deciphering the microbial players driving straw decomposition and accumulation in soil components of particulate and mineral-associated organic matter”为题在线发表在Soil Biology and Biochemistry期刊上（https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2025.109871），论文第一作者是浙江大学土水资源与环境研究所博士后符颖怡，通讯作者是浙江大学罗煜副教授。
优化的超声分组方法兼顾分级效果与微生物完整性通过PMA处理结合微生物检测，系统评估了不同超声能量下对微生物活性的潜在影响。结果表明，在80 J mL-1超声能量条件下，细菌数量与未处理土壤相比无显著差异，说明该能量水平下超声处理不会显著破坏微生物活性和群落结构。同时，80 J mL-1超声处理可有效分散土壤颗粒，实现对POM与MAOM的准确分离，分组效果与传统的化学分散法（如六偏磷酸钠）基本一致。基于此优化的超声分组方法，在有效维持微生物完整性的同时，实现了POM与MAOM两大有机碳组分的稳定分级。后续在各组分中添加标记秸秆开展孵育实验，分别监测CO2释放动态以及不同时间点（第7、28、87天）下的13C积累特征与微生物群落演替特征，为深入解析POM与MAOM中秸秆碳的分解与积累机制提供了可靠技术支撑。
在秸秆还田过程中，POM与MAOM中的微生物群落在不同土壤类型中呈现出明显差异。POM中以Firmicutes和Chloroflexi为优势菌门；而MAOM中则以Bacteroidota和Gemmatimonadota为主要优势类群。属水平分析显示，Vibrio、Acidibacter、Pectobacterium、Cellulomonas、Devosia等在POM中富集，而Empedobacter、Massilia、Acidovorax、Ramlibacter等则在MAOM中优势分布。宏基因组功能分析表明，POM中的微生物群落富集了与纤维素降解、脂类代谢及细胞运动相关的功能基因，展现出较强的有机碳矿化能力；而MAOM中则富集了与胞外多糖降解、几丁质和肽聚糖分解等相关基因，突显其在胞外多糖代谢及菌-矿物互作积累机制中的关键作用。
秸秆添加后，POM与MAOM在碳转化路径上呈现出明显的功能分工。秸秆添加后，POM中释放的CO?量显著高于MAOM，表明其在秸秆碳快速矿化过程中发挥主导作用。POM中富集了具备高效分解能力的真菌和细菌，能够迅速降解秸秆有机物并释放大量碳。相比之下，MAOM则保留了更多的13C标记秸秆残留，表现出更强的固碳潜力。MAOM通过微生物胞外多糖—菌丝—矿物的协同作用，逐步将部分秸秆碳稳定固定于矿物结合态有机碳库中，其中以Fe-OC和Ca-OC为代表的矿物结合形式在固碳过程中发挥了关键作用。总体来看，POM驱动的秸秆碳转化过程更为快速活跃，而MAOM则在长期秸秆碳稳定与积累中承担着重要的固碳功能。
本研究验证了超声（80 J·mL?1）结合粒径分级的分组方法可最大限度降低对微生物群落的扰动，并从组分上的“微生物群落-代谢-碳转化”视角出发，系统解析了秸秆碳在POM与MAOM中的分解与积累差异及其微生物机制。相关成果为土壤POM和MAOM组分上微生物的研究提供了可行的分组方法，同时也为农田碳汇功能的提升与管理提供了新的研究视角。
