在自然生态系统中，土壤中碳的主要来源是植物光合作用固定的有机碳。在碳从大气中CO₂转移到植物、凋落物和土壤的过程中，只有一部分进入下一层，其余部分碳不断通过CO₂流失到大气中。然而，大多数有关碳转移的研究都集中在水生生态系统，而有机碳作为陆地生态系统中能量载体从植物到凋落物再到土壤的转移效率仍不清楚。

基于此，我们参考Lindeman效率的概念来表达陆地自然生态系统中植物-凋落物-土壤系统中不同层级的碳转移效率。本研究开发了一个新的由微生物驱动的凋落物分解子模型，通过与现有的植物和土壤碳子模型相结合，模拟了美国大陆自然生态系统中的碳循环。

结果表明，平均约有48.1%的总初级生产力（GPP）从植物转移到凋落物，15.1%的凋落物碳从凋落物层转移到土壤层，这意味着最终进入土壤碳平均约为GPP的7.3%（图1）。在气候较干燥、GPP较低的生态系统中植物向土壤中的碳转移效率较高（图2，图3）。我们的结果揭示了自然界中资源和能量转移的模式，即更高的资源或能量可用性通常意味着更低的资源或能量转移效率。本研究为诊断生态系统碳循环提供了一个经验代理，可以帮助我们更好地了解陆地生态系统中的能量和物质流动，并为预测碳通量和碳库大小随气候变化的响应提供一个框架。

研究成果以“The carbon transfer from plant to soil is more efficient in less productive ecosystems”为题发表在Global Biogeochemical Cycles期刊上。生物地球化学组樊宪磊为第一作者，白娥教授为通讯作者。该研究得到重点研发项目、国家自然科学基金和国家青年拔尖人才计划的支持。

文章链接：https://doi.org/10.1029/2023GB007727  

图1 美国大陆自然生态系统中植物-凋落物-土壤之间的平均（±SE）碳转移效率

（表示为GPP的百分比或输入通量百分比）

图2 GPP与（a）植物到凋落物的碳转移效率（EFF_PL）

和（b）从凋落物到土壤的碳转移率（EFF_LS）之间的关系

图3 碳转移效率与MAT、MAP之间的关系