近日，德国生物多样性综合研究中心(iDiv)的Gerrit Angst博士等合作在Nature Communications发表了题为“Unlocking complex soil systems as carbon sinks: multi-pool management as the key”的综述观点类论文。本研究从矿物结合有机物(MAOM)库& 颗粒有机物(POM)库的形成途径、差异、影响因素等出发，提出了一个土壤碳库相关管理策略框架，即分库管理，因地制宜。研究指出使管理策略与土壤碳库的复杂性保持一致，将是解锁和保持土壤作为可持续碳汇的关键。
自20世纪80年代末以来，许多研究表明，为了更好地了解土壤有机质(SOM)动态并将土壤作为碳(C)汇进行管理，有必要将颗粒物有机质(POM)与矿物结合有机质(MAOM)区分出来（Nature Communications 最新 | 全球矿物结合土壤有机碳储量和容量；Nature Geoscience | 土壤颗粒有机物和矿物结合有机物的气候敏感性不同）。逻辑很简单：尽管土壤有机质包括沿许多生物物理和时空梯度连续定位的多种生物分子，但POM和MAOM是两个合理分离(物理)的池，它们在生态功能、化学成分和周转时间上存在很大差异。POM主要来自部分分解的植物碎片，如果不被团聚体隔离，它的停留时间相对较短，在适当的环境条件下很容易分解。相比之下，MAOM与矿物质紧密结合或被封闭在小的微聚集体(＜50μm)中，并被认为在土壤中持续存在数百至数千年，尽管MAOM可以在较短的时间尺度上进行循环，并且是植物的潜在营养池。在许多土壤中，MAOM较低的生物利用度及其对土壤碳储量的巨大贡献促使许多研究人员将重点放在影响其形成、化学组成和积累的因素上。
最近，SOM研究和土壤管理策略的概念发展都强调微生物群(或微生物坏死团)的残留物（Nature microbiology | 微生物在土壤碳储量中的重要性；中科院植物所冯晓娟研究员GCB最新观点文章：植物对土壤微生物碳泵效率的影响（全文翻译）；GCB | 微生物碳利用效率和残体对土壤有机碳的重要性；GCB | 杨元合课题组：青藏高原土壤微生物残体碳的深度依赖驱动因素），它们可以构成MAOM的很大一部分。为了增加微生物生物量和保留在MAOM中的微生物坏死块，一些作者建议操纵植物输入，例如，通过引入提供微生物可以更有效地转化为微生物生物量的有机基质的植物，从而增加微生物坏死块。然而，这种以微生物和MAOM为中心的研究和土壤管理策略的表现可能会受到MAOM组成及其从不同前体形成效率的持续不确定性的影响。例如，在许多土壤中，生物和非生物因素可能使植物来源的生物分子占MAOM的很大一部分。POM本身可能是MAOM的前体，但这两个池之间这种联系的重要性可能对环境限制很敏感。最近对农业土壤微观环境的研究表明，MAOM的形成与POM无关，但与从植物凋落物中浸出的溶解化合物的输入有关，这些化合物很容易吸附到矿物表面(“直接吸附”)或被微生物群落代谢。然而，不同生态系统中POM和MAOM之间相似的元素、同位素和化学特征表明，MAOM的形成与微生物解聚、POM转化为更简单形式和微生物坏死团之间存在复杂的联系。因此，不同的SOM前体和形成途径在不同的环境中似乎具有不同的重要性，关于MAOM形成机制的概括似乎有问题。在缺乏厚厚的有机层或定期清除植物生物量或凋落物的系统中，例如在某些农田中，溶解的有机化合物可能不太相关。分解POM也可能是矿物土壤中溶解有机化合物的直接来源，从而将POM与MAOM联系起来。同样，微生物解聚和凋落物转化(POM)以及相关MAOM的积累可能或多或少有效，这取决于决定微生物增殖和微生物残留物稳定的多种环境约束。例如，与“高质量”POM(低木质素:N或C:N比)相比，“顽固性”POM(木质素:N或C:N比)会阻碍MAOM的形成。
将研究或管理完全或主要集中在MAOM上也掩盖了几个关键事实:(i)有机层和矿质土壤POM中的C储量可能很大，并且可以持续数百至数千年(即使每个生物分子或C原子的停留时间不长);(ii)某些类型的POM，例如聚集在团聚体中的POM，相对稳定，其停留时间为数百年);(iii)按比例计算，POM-C对总C储量的贡献可能与MAOM -C相同或更高。例如在土壤中具有有限的矿物质保护能力或在高山或半干旱环境的草地土壤。在我们看来，对MAOM的强调也与考虑有机水平的研究和管理策略数量的减少相一致，有机水平主要由POM组成，是许多生态系统中大量的C和营养物质。虽然POM的重要性已经在一些土壤系统和一些概念和定量模型中得到了肯定，但我们认为迫切需要对POM和MAOM动力学发展一个更全面和综合的观点，包括它们的相互作用和对管理实践和环境条件在空间和时间上的变化的敏感性。
总之，我们认为过度强调MAOM，忽视MAOM和POM之间的相互作用，以及对SOM动力学的传统认知，阻碍了对SOM动力学的理解和对碳封存的有效管理。在我们看来，重新校准SOM研究以解决这些障碍将导致SOM动力学的更完整的概念和定量模型，从而使SOM的来源(即微生物与植物来源的有机质)以及SOM的功能和位置(有机层与矿物层，表层与底土，POM与MAOM组分)的知识更加准确和适用。
建立SOM研究和管理的系统方法我们提倡采用系统方法(图1)来研究和管理SOM，将土壤视为复杂的系统，其中POM和MAOM是非常重要的，但相互交织的部分，POM和MAOM的形成、储量和稳定性由过程决定，这些过程的重要性和结果取决于不同地点的环境因素和管理实践。下面，我们概述了维持和/或建立土壤作为碳汇的系统方法(图1)。我们特别强调了各种限制因素如何影响MAOM和POM的形成和相互作用，并强调了最佳土壤管理如何取决于碳饱和度、土地利用或土壤类型。
图1 以碳为重点的管理战略背景化的系统方法
针对含C -饱和矿物相体系中的POM我们认为以碳为中心的管理策略应该针对POM还是MAOM(或两者兼而有之)，主要取决于土壤的碳饱和度。碳饱和度的概念是基于这样的假设，即淤泥和粘土大小的矿物的数量决定了土壤储存碳的总体能力。该概念主要将MAOM作为主要的土壤C库，并将细粒度矿物的比表面积作为MAOM稳定的主要驱动力。虽然MAOM-C确实随着C含量的增加而趋于“饱和”，但土壤储存额外C的能力并没有达到饱和点。在接近和高于土壤C饱和阈值时，MAOM的形成效率较低，但不是零。同样，有充分的证据表明，额外的(植物)输入可以继续积累为不稳定(自由)或稳定(封闭)的POM。因此，对于处于或接近其理论C饱和极限的土壤(或土壤水平)，以MAOM为中心旨在增加C储存的策略将是无效的，甚至可能适得其反。例如，在碳饱和土壤中，促进“高质量”凋落物或