Page 41 - 碳中和视角下环保产业的发展研究

第二章 土壤污染与微生物修复技术

（二）碳代谢
土壤是陆地生态系统最大的碳库，其碳储量相当于大气碳库和植物碳库的
2~3 倍，土壤碳库的增加或减少主要取决于土壤有机碳的输入和输出速率，微生

物群落土壤有机库分解释放 CO 2 进入土壤溶液会转化为无机碳。无机碳库通过
影响有机碳转变效率进而影响土壤团聚体稳定性、微生物活性、土壤 pH、有机
质的分解速率等。
1. 土壤碳循环

土壤有机碳来源于动植物残体、根沉积物和微生物坏死，经众多微生物通过
体外修饰或体内转化形成。植物根系和调落物是植物型碳输入土壤的主要途径，
其中高达 21% 的光合固定碳通过根系分泌物在根际富集，促进了根际微生物的

碳循环过程。土壤吸收大气中 CO 2 主要有地球化学系统吸收和有机碳积累两种
形式。微生物能在长时间内通过分解作用释放 CO 2 ，其中植物残枝、木质纤维、
木炭等难降解有机物会在长达 10 年到 100 年时间内不断降解，同时土壤动物及
植物也会通过呼吸作用将 CO 2 随孔隙释放到大气，并且伴随着土壤 - 水系统的移
动，以溶解有机物和 HCO 3 形式进行迁移和转化，形成丰富的土壤系统和其它系

统碳循环形式。
2. 影响因素
土壤有机碳对气候变暖的稳定性与其初始数量和不稳定性有关，并可能因微

生物生理的变化而降低，包括微生物碳利用效率和代谢酶活性的提高。土壤有机
质储量的数量和停留时间受气候、土壤质地、植物种类组成、土壤深度和干扰状
况等因素的影响，其积累量可改善土壤养分、团聚性能、温度调节等条件。根据
代谢模型可以推断，环境温度升高会加速生物化学反应，微生物的碳分解速率会
有所增加，其中细菌在溶解性有机物降解过程中比真菌发挥着更强的作用。土壤

微生物多样性 / 生物量比值通常在低碳干旱环境中较高，在富碳寒冷环境中较低。
土壤微生物生物量均与其碳代谢强度、碳源丰富度呈显著的正相关关系，高土壤
微生物生物量能提高土壤碳代谢速率。微土壤微生物群落碳代谢功能既受土壤有

机质水平的影响，也与土壤氮素密切相关，氮含量较低的土壤会限制微生物活性
而影响碳代谢功能。
3. 微生物驱动的碳代谢模式
微生物对碳通量的控制有两个关键且截然不同的作用：通过分解代谢活动促

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