導 讀
土壤有機質(SOM)支持多種土壤生態系功能，其基礎是碳封存、N礦化、聚集、促進植物健康和復合保持等過程。研究對這些功能與SOM質素之間的關系知之甚少。
作者/趙瑞
01分享文獻資訊
原名：Eco-functionality of organic matter in soils
譯名：土壤有機質的生態功能
原文地址：https://doi.org/10.1007/s11104-020-04651-9
發表期刊：Plant and Soil
發表年份：2020年
通訊作者：Ellis Hoffland
通訊作者單位：荷蘭瓦赫寧根大學土壤生物學組
02亮點
土壤有機質的生態系功能及其支持過程。
03文章簡介
土壤有機質(SOM)支持多種土壤生態系功能，其基礎是碳封存、N礦化、聚集、促進植物健康和復合保持等過程。研究對這些功能與SOM質素之間的關系知之甚少。目標是開發「生態功能」作為一個框架，以解決SOM特性與土壤生態系功能之間的關系問題。SOM研究中的範式轉變並沒有導致超出可分解性和C：N比的生態功能度量標準。頑固性OM盡管在聚集和固碳過程中起著重要的作用，特別是在飽和C的土壤中，但它的研究還不夠充分，大多數土壤功能依賴於SOM分解，需要不穩定的化合物。得出結論，生態功能是需要考慮時間尺度。呼籲嘗試將操作定義的SOM分數與功能聯系起來，以使SOM的研究更加適用。
04研究內容
①土壤生態系功能概念框架。
SOM支持更多的物理、化學和生物過程，除碳封存外，還支持維持重要的生態系功能，並將其作為生物群的營養和能源來源。為此，提出了一個基於土壤生態系功能概念的框架，以及早期的基於土壤的生態系服務管理框架。研究建議保護水土流失，為生物多樣性提供生境，初級生產，氣候調節和復合保留，作為土壤生態系服務或土壤功能，由SOM支持。支撐這些功能的是SOM介導的過程，可分為與土壤結構(物理)、土壤生命(生物學)和元素迴圈(化學)有關的過程。
②土壤有機質的生態功能。
研究建議使用「生態功能」一詞來描述適合於為任何土壤生態系功能或服務服務的SOM的特性，無論它是否已經存在於土壤中，或進行修改。「生態功能」是受「生物功能」概念的啟發，「生物功能」一詞主要用於材料科學和工程，用來描述材料或化合物的生物學功能。我們建議使用「eco-」而不是「bio-」功能來闡明環境相互作用與SOM功能的相關性，並承認SOM的生態功能依賴於環境；它不能完全從SOM固有的內容來理解。近年來，大量的新的高分子和空間分辨率技術促進了SOM性質的進一步表征。土壤中有機物質在分解過程中的轉變及其與其它土壤組分(礦物基質)的穩定作用將影響土壤的生態功能。在更實用的層面上，生態功能指的是「我們需要什麽樣的SOM才能達到什麽目的？」或者更具體地說，「有機改良劑需要哪些特性來促進C的隔離，恢復土壤結構，保留微量元素或有機汙染物等化合物，防止向水體擴散，或抑制疾病？」。
③土壤團聚體與有機質的關系。
有機質也是透過聚集物的遮擋而穩定下來的，同時也是團聚體形成和穩定的關鍵因素。在團聚體中發現的有機C含量差異很大，從7%到20%不等，高達近90%，視所用的分餾方法而定。大團聚體(>250μm)對分解的保護作用歸因於它們在空間上將微生物及其胞外酶與受質分離的能力，以及限制向內氧擴散的能力，說明受保護的主要是微粒OM。微團聚體(<250μm)形成了一個相當穩定和復雜的小孔隙系統，其中許多都<20μm。鐵(和鋁)氧化物，具有很大的表面積和與粘土結合的能力、粉粒和沙粒及其相關的SOM是形成微團聚體的主要結合劑，表明微團聚體透過相互關聯來保護SOM免於分解。微團聚體可以與其他粒子結合形成大團聚體，蚯蚓是這一過程重要的驅動因素。
④土壤生命。
有機質促進土壤生命，有機質質素可以調節地下群落。這可能影響與土壤生態系功能有關的土壤過程。真菌：細菌(F：B)生物量比被認為是土壤食物網兩條途徑的活性指標，這兩條途徑分別由真菌類和細菌類及其食肉動物組成。F：B生物量比可作為增強碳封存的預測工具。土壤動物群調節土壤微生物群落並支持分解(與C固存相反)、養分迴圈和聚集，從而支持所有土壤生態系功能。蚯蚓長期以來被公認為「生態系工程師」，在土壤生態系功能中發揮著重要作用，如土壤團聚體或結構維護。因此，促進蚯蚓族群可以成為促進這些土壤生態系服務的工具。
05結論
首次嘗試將SOM的內容與它提供的功能和生態系服務聯系起來。有些生態系服務需要結合使用和囤積C--其中SOM既是土壤生命的食物，又為土壤生命創造了棲息地。透過解開各種元素，至少在理論上，似乎有可能將特定的生態系功能與特定的C組分聯系起來。這種想法已經以更簡單的形式存在了很長一段時間，例如，低C：n比的不穩定的C主要用於使用功能（use-function），而更穩定的(能量較少的、「頑固不化的」)C(高C：n比)則提供了囤積功能（hoard-function）。
來源 土壤觀察
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