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全球土壤中约65%的有机碳、80%以上的有机氮以及38%—71%的总磷存在于矿物结合有机质(MAOM)中。传统观点认为,MAOM的生物可及性较低,较难降解,具有较长的周转时间和较高的稳定性。然而,越来越多的证据表明,部分MAOM周转较快,且对全球变化高度敏感。那么,全球变化对MAOM的积累和失稳过程可能产生什么影响?这些影响将如何改变土壤碳库持久性?
针对上述问题,中国科学院植物研究所冯晓娟研究团队综述了气候变暖、降水格局改变、CO₂浓度升高、氮沉降等全球变化因子对MAOM形成与失稳过程的潜在影响机制,并提出了相关的未来研究方向。
该综述指出,全球变化主要通过影响植物输入、微生物转化以及矿物风化三条途径调控MAOM的形成,并可通过增强植物根际解吸附、微生物养分挖掘和矿物相变三条途径减弱有机质-矿物结合强度,导致MAOM失稳。值得一提的是,MAOM快速周转组分的加速分解并不一定威胁土壤碳的持久性,反而可能通过释放养分提高植物生产力,增加植物输入,进而促进颗粒有机质的积累,并与慢速周转的MAOM组分形成协同关系,共同提升土壤碳汇。因此,未来研究需重点关注快速周转与慢速周转MAOM组分在来源和分子组成方面的差异、新形成MAOM的稳定性、深层土壤MAOM的响应特征以及多因子交互效应等关键科学问题,为维持土壤肥力、提升土壤碳汇提供科学依据。
该综述于8月8日发表于国际期刊Global Change Biology。植物所贾娟副研究员为论文第一作者,冯晓娟研究员为通讯作者。研究得到了中国科学院先导专项、国家自然科学基金以及中国科学院青年创新促进会项目的资助。
文章链接:https://doi.org/10.1111/gcb.71037

矿物结合有机质(MAOM)形成与失稳的关键过程
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