土壤有机质与腐殖质

土壤有机质是富含碳的物质，来源于分解中的植物、动物和微生物残体，包括被称为腐殖质的稳定组分，它支撑着土壤肥力、结构和碳储存。

Definition

土壤有机质是土壤中来源于处于不同分解阶段的活体和死亡生物体的含碳物质的总称；腐殖质是相对稳定、已分解的组分，能抵抗进一步的快速分解。

Scope

本主题涵盖土壤有机质的组成和组分、腐殖质的形成和性质、土壤有机碳的稳定机制，以及有机质在肥力与全球碳循环中的作用。它涉及动态的、分解中的库和长寿命的稳定碳。

Core questions

• 土壤有机质的组成和组分是什么？
• 腐殖质是如何形成的，其性质是什么？
• 为什么有些土壤碳能持续存在数百年至数千年？
• 有机质如何影响肥力与碳循环？

Key concepts

• 土壤有机碳和有机质组分
• 腐殖质和腐殖化作用
• 颗粒态和矿物结合态有机质
• 团聚体和矿物保护
• 碳周转和稳定化
• 土壤碳固存

Key theories

持久性作为一种生态系统特性

土壤有机碳的长期持久性，与其内在的分子顽固性关系不大，更多地源于团聚体内的物理保护、与矿物表面的结合以及对分解的环境和生物限制。

土壤碳固存

土壤可以根据管理方式充当大气碳的汇或源；增加有机质输入和保护的实践可以固存碳，同时提高肥力和粮食安全。

Mechanisms

植物和微生物残体被土壤群落分解，释放二氧化碳和养分，同时一部分转化为更稳定的形式。这种稳定的碳之所以能持续存在，并非主要因为其化学惰性，而是因为它被物理地包裹在土壤团聚体中，与粘土和氧化物矿物表面结合，或位于微生物可及性和活性受限的地方。新鲜输入与分解和稳定之间的平衡决定了有机质是积累还是减少。

Clinical relevance

土壤有机质改善养分供应、持水能力和结构，并代表着一个庞大且可管理的碳库；通过残体保留、覆盖作物和减少耕作来增加有机质，有助于土壤健康，并能帮助缓解气候变化，而其流失则会使土壤退化并释放二氧化碳。

History

腐殖质长期以来被视为一类由腐殖化作用形成的独特顽固分子，但分析和同位素测年方面的进展，在2011年左右有影响力的综述中得到综合，将观点转向有机质的持久性是整个土壤生态系统的特性，这对土壤碳管理具有重要意义。

Debates

分子顽固性与生态系统对碳持久性的控制

长期以来的观点将土壤碳的寿命归因于内在稳定的腐殖质分子，而现代综合研究认为，持久性主要受物理保护、矿物结合和环境控制的支配，这重新定义了应如何理解和管理土壤碳储存。

Key figures

• Michael W. I. Schmidt
• Rattan Lal
• Selman Waksman

Seminal works

• schmidt2011
• lal2004
• brady2016

Frequently asked questions

有机质和腐殖质有什么区别？

土壤有机质是从新鲜残体到完全分解产物的含碳物质的整个连续体，而腐殖质特指稳定、充分分解的组分，它分解缓慢，赋予表层土壤大部分深色和养分保持能力。

增加土壤有机质能否帮助应对气候变化？

增加土壤有机碳可以储存原本在大气中的碳，并改善土壤功能，因此有助于缓解气候变化；这种效应是真实存在的，但有限且可逆，因为如果管理或条件发生变化，所获得的收益可能会丧失。