评估土壤中释放-扩散耦合动力学过程中溶解有机质分子复合体的异质性

《Environmental Science & Technology》：Evaluating the Molecular Compound Heterogeneity of Dissolved Organic Matter (DOM) during Coupled Release-Diffusion Kinetic Processes in Soil

　　

摘要

土壤中的溶解有机质会显著影响下层土壤的碳储量，但分子异质性如何调控其释放与扩散过程仍不清楚。本研究采用一种新型柱状系统，结合原位孔隙水采样装置和傅里叶变换离子回旋共振质谱技术，以前所未有的精度分析了溶解有机质的分子行为。通过建立特定化合物的界面释放偏好指数和表观扩散质量传递系数，并运用可解释的机器学习算法，我们发现这两个过程中都存在强烈的分子级选择性：氧碳比和含氧量主要控制着界面处的释放过程，而芳香性指数和双键当量则决定了孔隙内的扩散过程。这些发现挑战了当前土壤碳循环模型中对整体溶解有机碳的简化处理方式，同时也提供了必要的分子参数，有助于在气候变化背景下预测下层土壤碳的稳定性。