热融湖塘是因多年冻土融化而形成的典型地貌，其中的可溶性有机碳容易被微生物分解，通常视作重要的二氧化碳排放源。然而在理论上，除碳分解过程外，热融湖塘中也可能存在微生物化能自养固碳过程。但是，这一过程是否存在仍缺乏直接的实验证据，其驱动机制亦不明确。
中国林科院森环森保所国家公园学科组与中国科学院植物研究所合作，采集了不同年份和季节的热融湖塘样品。通过室内培养、放射性同位素示踪与分子生物学技术，揭示了热融湖塘化能自养固碳过程及其调控机制。首先，研究人员基于两种不同的DOC生物培养实验发现，约三分之一的湖塘化能自养固碳速率大于微生物碳分解速率。其次，实验证实，所有湖塘中均存在化能自养固碳过程，且DOC积累湖塘的暗碳固定速率显著高于DOC降解湖塘。进一步通过功能基因qPCR，扩增子测序和宏基因组分析结果表明，热融湖塘化能自养固碳过程主要由硝化微生物通过卡尔文循环途径实现。最后，通过分析硝化过程的底物浓度、基因丰度以及硝化速率等多个参数，证实硝化过程是微生物化能自养固碳过程的主要能量来源。该研究首次实证了热融湖塘中广泛存在微生物化能自养固碳过程，为深入理解冻土碳循环与气候变暖的反馈关系提供了新视角。
相关研究成果已于2025年12月在线发表在国际学术期刊上。中国林科院森环森保所副研究员刘富庭和中科院植物所特别研究助理康路遥为论文共同第一作者，中科院植物所研究员杨元合为通讯作者。该研究工作得到国家自然科学基金和中国林科院基金等项目的资助。
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