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为探究不同品质植物凋落物对矿物结合态有机质（MAOM）形成的影响，研究人员以小麦和紫云英秸秆为材料，在人工土壤中开展培养实验。发现低品质秸秆使 MAOM 含量更高，且活性矿物更易保护低品质凋落物，为农业固碳提供新方向。
土壤有机碳（SOC）的稳定储存是应对气候变化的重要环节，其中矿物结合态有机质（MAOM）作为土壤碳库的关键组成部分（约占 34%–51%），其形成机制一直是学界关注的焦点。然而，不同品质植物凋落物（如高低碳氮比、木质素含量差异）如何与矿物相互作用影响 MAOM 的形成与分解，尤其是在不同碳输入水平下的动态变化，此前研究尚未明确。传统理论认为低品质凋落物因化学抗分解性强，可能更易被矿物保护，而微生物效率 - 基质稳定理论（MEMS）则强调高品质凋落物通过微生物同化作用促进 MAOM 形成。两者的矛盾使得厘清凋落物品质与数量对 MAOM 的影响路径变得尤为重要。
为解决这一科学问题，中国研究人员开展了相关研究，旨在揭示低品质小麦秸秆与高品质紫云英秸秆在不同碳输入水平（0–35 g C kg-1土壤）下对 MAOM 形成的影响差异。研究通过 420 天的实验室培养实验，将两种秸秆分别添加到含活性矿物的人工土壤（5% 黏土、10% 粉砂、85% 砂）和纯石英对照中，监测 CO2呼吸、MAOM 含量、溶解有机质（DOM）化学特性等指标，探究矿物保护对凋落物分解和碳稳定的作用机制。研究成果发表在《Geoderma》。
研究采用的主要技术方法包括：一是通过测定 CO2呼吸速率和累积量，分析凋落物分解动态；二是利用密度分级结合湿筛法分离土壤团聚体，测定不同组分中 MAOM 的碳含量；三是通过元素分析、荧光光谱（EEM-PARAFAC）等手段，检测 DOM 的碳氮比（C/N）、荧光指数（FI）和芳香性（SUVA254）等化学特征；四是运用一阶和双指数动力学模型，拟合不同碳库的分解速率常数。
3.1 不同品质和数量秸秆的分解特征
在纯石英对照中，高品质紫云英秸秆在低碳输入水平下（3、6 g C kg-1）的累积 CO2呼吸显著高于低品质小麦秸秆，表明其更易被微生物分解。而在含活性矿物的土壤中，小麦秸秆的累积 CO2呼吸始终低于紫云英，且矿物对小麦秸秆分解的抑制作用更显著（除最低碳输入水平外）。动力学模型显示，活性矿物降低了小麦秸秆总碳库的分解速率（k 值），而紫云英秸秆的活性碳库分解速率随碳输入增加而升高，表明矿物对低品质凋落物的保护作用更强。
3.2 MAOM 形成的质量与数量效应
无论秸秆类型如何，MAOM 含量均随碳输入增加而升高，但小麦秸秆处理的 MAOM 含量始终显著高于紫云英。MAOM 稳定效率（MAOM-C / 碳输入）随碳输入增加而下降，但小麦秸秆在中高碳输入水平（6–35 g C kg-1）下的稳定效率更高。这表明低品质秸秆能更有效地将输入碳转化为稳定的 MAOM，与 MEMS 理论预测相反。
3.3 溶解有机质与碳氮比的变化
紫云英秸秆处理的 DOM 具有更高的荧光指数（FI），表明其微生物来源贡献更大，而小麦秸秆处理的 MAOM 和 DOM 的 C/N 比更高，说明其有机质更偏向植物来源。SUVA254值随紫云英秸秆碳输入增加而升高，反映其 DOM 芳香性增强，可能与微生物代谢产物有关。这些结果证实植物源有机质在 MAOM 形成中起主导作用。
研究表明，活性矿物通过直接吸附植物源有机质，优先保护低品质凋落物，使其更易形成 MAOM。这一机制不同于依赖微生物同化的 MEMS 路径，揭示了植物源有机质在土壤碳固存中的关键作用。尽管高品质凋落物通过微生物途径可能促进碳周转，但其快速分解导致更多碳以 CO2形式流失，而低品质凋落物的缓慢分解特性使其与矿物的相互作用更充分，从而实现碳的长期稳定储存。
该研究为农业实践中优化秸秆还田策略提供了理论依据，强调低品质秸秆在长期土壤碳固存中的重要性，尤其是在砂质土壤等矿物吸附能力有限的环境中，优先还田低品质秸秆可能是提升碳汇效率的有效途径。此外，研究结果补充了 MAOM 形成的双路径理论，即除微生物代谢产物外，植物源有机质的直接矿物吸附也是关键机制，这对完善土壤碳循环模型具有重要意义。
