SOM疏水保护固碳机理研究
公认的疏水性在稳定SOM中的重要性在土壤固碳方面有相关的含义。事实上，OM的疏水特性代表了对微生物分解的生化障碍(Piccolo et al. 1999;
Spaccini等人，2000年)，持久土壤团聚体稳定的基础(Piccolo和Mbagwu 1999年)，以及整体SOM稳定的基础(Rumpel等人，2004年;温克勒等，2005;Zhou et al. 2010)。顽固的疏水分子是稳定和腐殖化SOM部分的组成部分(Piccolo 1996;Grasset et al. 2002;Deport et al. 2006)，它与粘土矿物、铁和铝氢氧化物等细土壤颗粒密切相关，从而有助于高度稳定的土壤有机矿物复合体(Mikutta et al. 2006;Schoning and Kogel-Knabner 2006;von Lutzow et al. 2006)。
此外，土壤腐殖质疏水区域的多孔结构对植物根系分泌物释放在土壤溶液中的生物性有机化合物产生了动态的疏水保护机制微生物降解作物生物分子。通过测量在不同疏水性程度下腐殖化物质修饰的土壤中13c标记化合物的还原性，实验验证了这一点(Spaccini et al. 2002)。这些作者合成了一种13c标记的2-癸醇作为土壤中容易降解分子的模型。他们将标记的分子分成两种腐殖酸溶液，一种来自堆肥(HA-C)和褐煤(HA-L)，疏水性不同。将两种标记的腐殖质溶液和一种只含有标记的2-癸醇(土壤+ 13C)的溶液添加到土壤中，在田间容量下培养3个月。处理后的土壤和对照土壤定期取样，用高分辨率质谱法测定13C含量。研究发现，当与HS的疏水结构域结合时，可生物性13c标记的2-癸醇被保护不被矿化。褐煤中高疏水性、芳香性较强的腐殖酸比堆肥中腐殖酸对2-癸醇的固碳效果更好。孵育后，在散装土壤中回收的13c标记OC残留量分别为仅含有标记酒精或从堆肥和褐煤中添加HA的样品的原始含量的28、45和58%。
Spaccini等人(2002)进行的相同实验也追踪了处理样品的颗粒级分数中13C-OC的分布。土壤粒径之间的13C-OC残差表明，疏水保护在粉砂和粘土粒径的组分中最为有效(图1.4)。这一结果证实了细质组分与微生物抗性OM之间的关联的重要性，并表明由于疏水保护而导致的SOM积累优先发生在较细土壤颗粒的有机-矿物关联中。然而，土壤中碳的疏水固相也可能发生在较大的颗粒中，前提是使用具有大疏水特性的腐殖化物质。事实上，与单纯使用堆肥HA和13c -2-癸醇处理相比，褐煤中高度疏水的HA能够减少OC的分解，即使是通常与SOM池快速循环相关的粗馏分。
外源性有机物(EOM)，如成熟堆肥添加到土壤中，也可能能够减少活性多糖的生物矿化，这是由于逐渐被包裹到堆肥的疏水区域。在一项长期(1年)的实验中，Piccolo等人(2004)处理了砂质和粉质壤土
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图1.4不同处理土壤粒度组分中13C-SOM含量随时间0的变化(13C-2dec. 12)。，仅用13c标记的2-癸醇处理;13C-HAC，处理之前添加了13c标记的2-癸醇的堆肥中的HA;13C-HAL，从褐煤中处理HA，之前添加了13c标记的2-癸醇)。图中的柱状图表示标准差(n = 3)
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图1.4不同处理土壤粒度组分中13C-SOM含量随时间0的变化(13C-2dec. 12)。，仅用13c标记的2-癸醇处理;13C-HAC，处理之前添加了13c标记的2-癸醇的堆肥中的HA;13C-HAL，从褐煤中处理HA，之前添加了13c标记的2-癸醇)。图中的柱状图表示标准差(n = 3)
孵育时间(周)
孵育时间(周)
以添加活性多糖前后成熟堆肥的土壤为对照，验证堆肥是否能够降低生物活性材料的矿化。成熟堆肥显著减少了两种土壤中的OC损失，从而证实土壤中的不稳定有机质可以通过重新分配到稳定的、腐殖化的有机质的疏水区域而免受生物降解。这项研究表明，成熟的堆肥和腐殖酸可以有效地整合旨在隔离土壤中有机碳的管理实践。
因此，成熟堆肥对土壤的修正不仅有望改善SOM的数量和质量状况(Adani et al. 2006;Shindo等人，2006;Spaccini et al. 2009)，还可以增加腐殖化和疏水有机成分的含量(Spaccini and Piccolo 2007;Caricasole et al. 2011)，这有助于减少OC矿化，并将土壤转变为有机碳汇(Spaccini et al. 2002;Fortuna et al. 2003;Piccolo et al. 2004;拉尔2009)。
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