在不同土壤有机质条件下，量化微生物活动（MAOM）对矿物氮库的贡献

《Biology and Fertility of Soils》：Quantifying the contribution of MAOM to mineral nitrogen pools under various soil organic matter conditions

土壤有机氮中矿物结合有机质（MAOM）占比达70%，其矿化贡献受有机质总量、POM/C:N比及POM:MAOM比例影响，高C:N POM反而增强MAOM贡献。通过同位素示踪分离POM与MAOM，构建不同配比土壤模拟体系，发现MAOM矿化总量占优但速率较低，颠覆传统认为POM主导矿化的认知。

　　

摘要

在农田土壤中，大部分有机氮（N）储存在土壤有机质（SOM）中的矿物相关有机质（MAOM）部分。由于认为矿物表面与MAOM之间的强结合限制了微生物对其的利用，因此通常认为颗粒有机质（POM）是驱动氮矿化和养分循环的主要因素，尽管POM的量较少且氮含量较低。新的证据表明，MAOM中的氮可以被释放到矿化过程中，这挑战了这一假设。然而，MAOM何时以及如何参与氮矿化仍不清楚，特别是SOM的数量、组成和化学计量比对其影响如何。为了研究这些动态，我们利用物理分离出的POM和MAOM组分重新构建了土壤，并系统地改变了SOM的组成。MAOM来自之前施用了¹⁵N肥料的土壤，该土壤与POM组分相比具有独特的同位素特征。利用这种同位素组成的差异，我们应用了一个双池同位素混合模型（以POM和MAOM为端元），来量化这两部分对矿物氮生成的贡献。在各种处理条件下，我们观察到SOM含量、POM的C:N比以及POM:MAOM比对矿物氮生成有显著影响。在最能代表农业土壤条件的处理中，约75%的矿化氮来源于MAOM。较高的POM C:N比增加了MAOM对矿化氮的相对贡献，这与关于微生物利用氮的假说一致。虽然POM在单位质量上的矿化速度更快，但MAOM总体上为矿化氮池贡献了更多的氮。这些发现表明，在各种SOM条件下，MAOM都可以成为矿化氮的主要来源，即使存在高质量的POM也是如此。由于MAOM是农田土壤中最大的有机氮库，了解影响其周转的因素对于改进养分管理至关重要。