固碳微生物是一类与植物相似可将大气CO₂转化为有机质的微生物，但其多样性、固碳潜力及其环境因子驱动机制尚未被认识。干旱半干旱生态系统约占全球陆地面积的41%，其植被生长受到包括土壤水分在内的多种环境因子限制，更凸显土壤微生物固碳的重要性。青藏高原属寒冷型干旱半干旱生态系统（冷漠，年均温低于零度），其低温、干旱和强紫外等极端环境极大限制了草地植被固碳潜力，是生态脆弱带和气候变化放大器。采用分子生态学和稳定同位素标记技术研究表明，青藏高原土壤固碳微生物数量及其潜力比低海拔肥沃农田土壤还要高，且固碳微生物在土壤中可迅速定殖，其演替过程分为三个阶段，受不同生态学过程驱动；在青藏高原高寒荒漠和草原土壤中，固碳微生物数量远低于草地土壤，但其固碳潜力却比草甸土壤高61%；野外长期定位监测表明，土壤微生物固碳能力约为植物固碳量30%，且对增温响应敏感。该研究有助于全面评估土壤固碳（植物和微生物）能力、碳循环过程及其对全球变化的响应机制。