土壤有機(jī)質(zhì)是由植物和微生物源聚合物及其降解產(chǎn)物組成的復(fù)雜混合物。明確凋落物與土壤有機(jī)質(zhì)的組成和轉(zhuǎn)化機(jī)制對于預(yù)測和調(diào)控未來土壤碳庫存至關(guān)重要。先前研究表明，表土和底土中有機(jī)質(zhì)的組分和積累受特定因素調(diào)控。深度超過30厘米的土壤中含有超過50%的有機(jī)質(zhì)，在有機(jī)質(zhì)穩(wěn)定和氣候變化反饋中起著決定性作用。相較于表土中有機(jī)質(zhì)屬性和周轉(zhuǎn)過程的深入研究，專注于底土的研究卻顯著少見。對于土壤剖面中有機(jī)質(zhì)組分的垂直分布模式和主導(dǎo)因素的了解，對全面理解氣候變化下的碳動態(tài)至關(guān)重要。

針對該問題，“黑土糧倉”先導(dǎo)專項(xiàng)攻關(guān)任務(wù)團(tuán)隊，通過黑土區(qū)、潮土區(qū)與紅壤區(qū)采樣與全球薈萃分析，開展了從區(qū)域尺度到全球尺度的研究。采用固態(tài)¹³C核磁共振技術(shù)，結(jié)合分子混合模型和生物標(biāo)志物分析，闡明區(qū)域尺度上表土與底土中植物凋落物和土壤有機(jī)質(zhì)的組成及其轉(zhuǎn)化機(jī)制。隨后，通過全球薈萃分析，探討了影響全球土壤剖面中有機(jī)質(zhì)組成與穩(wěn)定的關(guān)鍵因素。

研究發(fā)現(xiàn)表土中易降解碳如甲氧烷和烷氧碳含量更高，而底土中難降解的烷基碳和芳香碳含量更高。分子混合模型的結(jié)果表明，表土富含碳水化合物和木質(zhì)素(38%~50%)，而底土則含有更多的蛋白質(zhì)和脂類(26%~60%)。隨著土壤有機(jī)質(zhì)含量的升高，植物源碳的相對含量增加，而微生物源碳的含量相應(yīng)減少。表土中微生物源碳與植物源碳的比值（C_M:P）隨土壤有機(jī)質(zhì)含量的增加而下降的速度，比底土快23%~30%。這一發(fā)現(xiàn)揭示了表土通過加強(qiáng)微生物轉(zhuǎn)化和微生物殘體形成，具備較高的穩(wěn)定植物源碳的潛力。

進(jìn)一步的研究表明，植物碳的輸入量和年均土壤溫度是影響表土C_M:P的主要因素，而真細(xì)比和黏粒含量則調(diào)控底土C_M:P的關(guān)鍵因子。研究強(qiáng)調(diào)了在0-1米的土壤剖面中，植物凋落物對于微生物殘體的形成以及其轉(zhuǎn)化為土壤有機(jī)質(zhì)的重要貢獻(xiàn)，明確了影響土壤有機(jī)質(zhì)長期儲存的主要因素。

該研究成果近期日發(fā)表在國際生態(tài)學(xué)領(lǐng)域期刊《Global Change Biology》上。中國科學(xué)院南京土壤研究所研究生黃偉根為論文第一作者，梁玉婷研究員為論文通訊作者。該研究得到中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)(XDA28030102)等項(xiàng)目聯(lián)合資助。

論文鏈接DOI：https://doi.org/10.1111/gcb.16951

生物因素和非生物因素對微生物/植物源碳比值（C_M:P）的貢獻(xiàn)隨深度的變化。