本文题为“The effect of microorganisms on soil carbonate recrystallization and abiotic CO2 uptake of soil”，由Xiaoning Zhao、Chengyi Zhao（通讯作者）、Karl Stahr、Yakov Kuzyakov和Xiaorong Wei（通讯作者）等学者联合撰写，作者分别来自南京信息工程大学土地科学研究中心、德国霍恩海姆大学土壤科学与土地评估研究所、德国哥廷根大学温带生态系统土壤科学部门及农业土壤科学部门、俄罗斯喀山联邦大学环境科学研究所以及中国西北农林科技大学黄土高原国家重点实验室等机构。研究发表在Catena期刊上，发表于2020年。
盐碱地生态系统由于其高pH值被认为能够吸收和固定大气中的CO2，尤其是通过化学过程固碳。然而，近年来的研究表明，微生物可能对无机碳在土壤溶液与固相之间的交换产生重要影响。尽管已有少量文献探讨了微生物在碳酸盐形成中的作用，但很少有研究聚焦于盐碱土环境。本研究旨在揭示微生物对无机碳通量和碳酸钙（CaCO3）再结晶的具体影响，尤其是在盐碱土壤环境中的表现。通过利用14CO2标记法，本研究试图量化微生物在碳酸盐再结晶过程中影响的程度以及土壤中CO2浓度对再结晶的调控。
本研究包含土壤采样、标记实验、培养以及样本分析等多个阶段。研究在中国新疆阿克苏的水平衡站（Aksu Water Balance Station）采集了发生在棉花田地表层（0–30 cm）的钠化钙积盐碱土（sodic calcic solonchak）。根据前期的土壤化学分析，该土壤的pH约为8.24，饱和提取液的电导率为35 ms·cm⁻¹，含有14%的碳酸钙。
实验分为无微生物处理（sterile）和含微生物处理（non-sterile）两组。在无微生物处理组中，土样通过高温灭菌处理，同时加入HgCl₂进行进一步灭菌；而含微生物处理组未作此类处理，但加入蒸馏水以模拟自然湿度条件。与此同时，为探讨不同CO2浓度的作用，研究设立了两种CO2处理浓度：0.2%和2%。所有实验在室温条件下（23–25℃）进行，实验周期经过了2、7、21、92及197天的采样。
实验利用放射性同位素14CO2标记，通过Na₂¹⁴CO₃与H₂SO₄的化学反应释放14CO2。标记后将土壤样本置于密闭玻璃容器中进行培养。通过高效气体收集装置，分别于实验结束时提取土壤溶液中溶解无机碳（DIC）和溶解有机碳（DOC）的14C活动值，以及气态CO2和土壤中碳酸盐的14C残余值。
在数据分析中，采用了基于14C总输入量、特定14CO2活性等关键参数的多种公式计算出碳酸盐再结晶的百分比及其速率。此外，研究采用了一维高斯模型（Gaussian Model）进一步解析CO2浓度、时间与碳酸盐再结晶之间的定量关系，提高了数据解释的精确性。
实验发现，实验初期输入到系统中的14C在各主要碳池（CO2、DIC、DOC、CaCO3）中的总恢复率高于85%，且呈现出显著的处理差异。整体上，较低CO2浓度（0.2%）的14C回收率高于高浓度CO2（2%的处理组）。无机碳溶解态（DIC）中的14C远低于1%，而溶解有机碳（DOC）中的14C低于5%。更重要的是，非灭菌处理组的CO2中14C含量更高，而相应的CaCO3中的14C含量较低，这表明微生物显著抑制了碳酸盐的再结晶。
碳酸钙的再结晶速率随着时间的延长呈对数式增长，在实验的197天内CO2浓度为2%的处理组，实现了初始碳酸钙中5–50×10⁻³%的再结晶，而0.2%CO2仅为0.8–7×10⁻³%。在全周期内，灭菌处理的碳酸钙再结晶速率比非灭菌处理高10%至190%，表明微生物显著降低了碳酸钙的再结晶效率。
实验结果显示，实验期间微生物对主要碳池分布产生了显著影响。平均而言，微生物存在会使气态CO2中的14C浓度增加5–26%，同时使CaCO3中14C减少4–23%。此外，随着CO2浓度升高，微生物在碳酸盐再结晶中的限制作用有所减弱。
本研究首次系统量化了微生物在盐碱土中对碳酸钙再结晶及无机碳交换过程的影响。研究表明，微生物通过附着于碳酸盐微晶表面阻碍物理化学再结晶过程，从而降低了碳酸盐固碳效率。此外，CO2浓度的升高显著推动了碳酸钙的再结晶和CO2的土壤捕获。然而，微生物的存在削弱了这一效应。这为盐碱地作为潜在大气CO2汇的能力提供了新视角，也提醒了在评估盐碱土碳汇功能时，应重点关注微生物的具体作用机制。
本研究在碳循环、微生物生态学以及盐碱地区生态环境管理具有重要的科学价值和应用指导意义。