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

針對該問題，“黑土糧倉”先導專項攻關任務團隊，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，結合分子混合模型和生物標志物分析，闡明區(qū)域尺度上表土與底土中植物凋落物和土壤有機質的組成及其轉化機制。隨后，通過全球薈萃分析，探討了影響全球土壤剖面中有機質組成與穩(wěn)定的關鍵因素。

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。分子混合模型的結果表明，表土富含碳水化合物和木質素(38%~50%)，而底土則含有更多的蛋白質和脂類(26%~60%)。隨著土壤有機質含量的升高，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）隨土壤有機質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微生物轉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，而真細比和黏粒含量則調控底土C_M:P的關鍵因子。研究強調了在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化為土壤有機質的重要貢獻，明確了影響土壤有機質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)學領域期刊《Global Change Biology》上。中國科學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院戰(zhàn)略性先導科技專項(XDA28030102)等項目聯(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）的貢獻隨深度的變化。