植物或microbial-derived吗?稳定土壤有机质分子组成研究进展( Plant-or microbial-derived? A review on the molecular composition of stabilized soil organic matter )

G Angst KE Mueller KGJ Nierop MJ Simpson

土壤有机质(SOM)是碳(C)的主要储存库。然而，关于稳定的SOM的组成和来源的不确定性阻碍了可持续管理战略的实施。在这里，我们综合了植物和微生物衍生化合物对稳定SOM的贡献，即团聚体和矿物伴生有机物(MAOM)的数据，并回顾了影响这种贡献的环境因素的作用。根据分子化学计量法外推土壤中的氨基糖浓度，我们发现微生物坏死量占50%（农业生态系统）或更少（森林生态系统）稳定在团聚体和MAOM中的碳。这意味着植物生物分子，包括脂质、木质素和糖，可能占被矿物和团聚体保护的有机质的很大一部分(≥50%)。事实上，植物特有的糖和脂质各占矿物土壤组分中有机碳的10%，大多数报道的矿物土壤组分中植物特有的脂质和木质素的数量可能由于矿物的不可逆吸附而被低估。植物和微生物生物分子对团聚体和MAOM中稳定SOM的贡献相对平衡，这与最近认为稳定SOM主要由微生物化合物组成的观点不一致。土地利用和土壤类型似乎深刻地影响植物和微生物化合物对稳定SOM的贡献。与散装土壤的研究一致，在草地或肥沃的黑钙土或露天矿中，有利于微生物增殖的条件似乎增加了微生物化合物的贡献，而在森林土壤或podzols/alisols中，不利于微生物增殖的条件似乎有利于稳定SOM中植物化合物的丰度。结合稳定SOM中底物质量与微生物化合物丰度之间的紧密联系，以及底物质量与植物化合物丰度之间的潜在反比关系，这些结果提供了在某些生态系统中植物生物分子可能优先被有机-矿物相互作用稳定的证据。各个领域都需要进一步研究。例如，在区分温度和降水对稳定SOM组成的直接和间接影响方面的困难可以通过包括气候操纵在内的长期观测研究来克服。在30厘米以下土层中，植物和微生物化合物对稳定SOM的贡献方面的知识差距可以通过扩大取样深度来缩小。此外，对土壤动物群的精细关注，可能对稳定SOM中的微生物和植物化合物产生强烈影响，将为SOM动态提供新的见解。今后的研究应量化矿物土壤组分中的微生物和植物生物分子，以便进行直接比较，并克服现有数据的局限性。例如，由于基于生物标志物的微生物来源C的估计只能间接估计植物来源C的最大数量，因此可以对植物生物标志物浓度进行详尽的研究，包括对植物特有的脂质、糖和木质素（以及矿物溶解后释放的生物标志物）的估计。一般而言，需要更多的综合研究，例如将有机质输入的分子和同位素示踪与矿物馏分的有针对性取样相结合，以提高对稳定的SOM的形成和持久性的认识。

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