土壤碳的周轉(zhuǎn)與截獲機制是碳生物地球化學(xué)循環(huán)過程研究領(lǐng)域中的熱點和難點。土壤碳匯功能的提升是提高糧食安全、改善水質(zhì)、維持生物多樣性、保育土地健康等的關(guān)鍵，也是積極響應(yīng)我國黑土地保護工程與國際“碳中和”發(fā)展戰(zhàn)略、應(yīng)對全球氣候危機的必由之路。土壤有機碳（SOC）在陸地生態(tài)系統(tǒng)土壤里主要以有機質(zhì)（SOM）形式存在。隨著科技新手段的應(yīng)用及理論發(fā)展，學(xué)術(shù)界對于SOM形成和穩(wěn)定的認知已從傳統(tǒng)的腐殖質(zhì)觀點轉(zhuǎn)為更加關(guān)注土壤微生物的代謝調(diào)控，并對土壤微生物直接貢獻SOM形成及其碳庫的重要作用逐漸達成共識。

2017年，中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所生態(tài)系統(tǒng)微生物學(xué)研究團隊在國際上首次提出“土壤微生物碳泵”（soil Microbial Carbon Pump，簡稱sMCP）概念，該理論聚焦于土壤微生物體內(nèi)同化過程及其死亡殘留物對土壤碳庫的貢獻，并以sMCP概念為核心，闡明了土壤微生物對土壤碳截獲的調(diào)控機理，形成了包含“sMCP概念”、“土壤微生物雙重代謝途徑”和“續(xù)埋效應(yīng)”三方面為核心內(nèi)容的全新土壤碳固存理論體系，為土壤碳的生物地球化學(xué)循環(huán)研究提供了新的思考模式。相關(guān)內(nèi)容以The importance of anabolism in microbial control over soil carbon storage為題，發(fā)表在Nature Microbiology上。隨后，科研人員圍繞sMCP概念體系開展了一系列理論探索和實驗研究。

2019年，科研人員以sMCP概念為理論指導(dǎo)，集成模型模擬、碳氮化學(xué)計量關(guān)系和生物標識物比例換算方法，對土壤微生物殘體估算策略進行深層次探討，首次較全面地綜合量化了微生物對SOM庫貢獻的數(shù)值范圍，并對估算中存在的相關(guān)問題進行了系統(tǒng)性思辨和歸類。其中，通過對溫帶陸地生態(tài)系統(tǒng)土壤微生物殘體的量化估算，報道了在溫帶農(nóng)田、草地和森林的表層土壤中，微生物死亡殘體碳在SOC庫里的占比顯著，微生物死亡殘體對農(nóng)田和草地的表土SOC貢獻的均值超過了50%，相關(guān)內(nèi)容以Quantitative assessment of microbial necromass contribution to soil organic matter為題，發(fā)表在Global Change Biology上。

2020年，科研人員通過分析能源作物種植系統(tǒng)下土壤微生物殘體與SOC對土地利用方式異步響應(yīng)規(guī)律，提出有助于評價sMCP功能的參數(shù)（能力與能效）以及野外原位sMCP的評價策略，相關(guān)內(nèi)容以The soil microbial carbon pump: from conceptual insights to empirical assessments為題，以O(shè)pinion形式發(fā)表在Global Change Biology上。此外，科研人員詳細解讀了sMCP介導(dǎo)的碳截獲過程的機理細節(jié)與影響因子，并探討了評價sMCP的標識物方法及不足，相關(guān)內(nèi)容以Soil microbial carbon pump: Mechanism and appraisal為題，以Review形式發(fā)表在Soil Ecology Letters上。同年，科研人員對土壤微生物介導(dǎo)土壤碳庫形成和穩(wěn)定的研究進展進行歸納和簡述，闡述和展望了現(xiàn)有的研究挑戰(zhàn)及未來研究方向，為新時期的陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)研究及全球氣候變化背景下的生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的應(yīng)對策略提供參考，相關(guān)內(nèi)容以Editorial：Microbial necromass on the rise: the growing focus on its role in soil organic matter development為題，發(fā)表在Soil Biology and Biochemistry上。

2021年，科研人員詳述了sMCP概念內(nèi)涵、影響因素與應(yīng)用前景，梳理和串聯(lián)了近年來微生物源碳研究，并且夯實了以土壤微生物源碳為核心的sMCP理論體系，為推動sMCP概念體系在我國土壤碳匯功能提升中的應(yīng)用提供理論指導(dǎo)與借鑒，相關(guān)內(nèi)容以《土壤微生物碳泵儲碳機制概論》為題，以綜述文章形式發(fā)表在《中國科學(xué)：地球科學(xué)》上。

近幾年，科研人員結(jié)合農(nóng)田和森林生態(tài)系統(tǒng)探究了土壤微生物群落對SOM固存的主動調(diào)控機制，通過對土壤微生物群落、死亡殘留物以及SOC等指標的測定及對指標間關(guān)系的探索，揭示了農(nóng)田保護性耕作和森林演替過程中，土壤微生物與SOC間的動態(tài)關(guān)聯(lián)，為土壤微生物介導(dǎo)的SOC形成和穩(wěn)定過程以及sMCP理論體系提供了第一手野外試驗與室內(nèi)實驗數(shù)據(jù)支持，相關(guān)研究成果分別發(fā)表在Soil Biology and Biochemistry、Global Change Biology Bioenergy以及European Journal of Soil Biology上。