以腐殖質(zhì)為主要成分的土壤有機(jī)質(zhì)占土壤固相組成的2%~8%，是土壤中養(yǎng)分元素的承載者、微生物活動(dòng)的驅(qū)動(dòng)者以及礦質(zhì)轉(zhuǎn)化的調(diào)節(jié)者，對(duì)于土壤功能的發(fā)揮起著關(guān)鍵作用。在19世紀(jì)初,德國(guó)土壤學(xué)者Döbereiner和Sprengel就提出“humicacids”概念。有學(xué)者利用堿提取和酸沉淀的方法將土壤有機(jī)質(zhì)分成富里酸、胡敏酸以及高度縮合、惰性的胡敏素等不同組分。隨后，基于不同類型植物殘?bào)w的培養(yǎng)研究,發(fā)現(xiàn)木質(zhì)素分解與腐殖酸積累顯著相關(guān),由此提出了腐殖質(zhì)的木質(zhì)素形成理論,認(rèn)為土壤有機(jī)質(zhì)主要來自于植物殘?bào)w.1994年,Stevenson總結(jié)了腐殖質(zhì)的定義,指出腐殖質(zhì)是未指明、轉(zhuǎn)化的、深色、不均勻、無定形的高分子物質(zhì),成為幾十年來土壤學(xué)及相關(guān)學(xué)科對(duì)腐殖質(zhì)分子結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)的主流觀點(diǎn)。腐殖質(zhì)形成過程和木質(zhì)素來源理論，近年來得到了13C核磁共振和高分辨質(zhì)譜證據(jù)的支持。現(xiàn)代分析技術(shù)的進(jìn)步有力推動(dòng)了土壤有機(jī)質(zhì)的研究。21世紀(jì)初，Lehmann等人和Myneni等人利用掃描透射X射線顯微技術(shù)對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)原位分析，發(fā)現(xiàn)土壤有機(jī)質(zhì)分子組成復(fù)雜，在納米尺度上存在異質(zhì)性，暗示土壤中可能并不存在所謂的“腐殖質(zhì)”大分子。此外，掃描電子顯微鏡在土壤顆粒表面觀察到大量微生物殘?bào)w，1H核磁共振也指出腐殖質(zhì)主要由微生物來源的生物分子組成?；谶@些實(shí)驗(yàn)證據(jù)，Lehmann和Kleber提出了土壤有機(jī)質(zhì)連續(xù)體的概念模型。他們認(rèn)為土壤有機(jī)質(zhì)只存在連續(xù)分解的過程，有機(jī)質(zhì)的穩(wěn)定不受分子結(jié)構(gòu)控制，而受礦物吸附、團(tuán)聚作用的影響。這一學(xué)說向傳統(tǒng)腐殖質(zhì)理論發(fā)起了挑戰(zhàn)，認(rèn)為堿提取的土壤芳香化合物可能是人為操作產(chǎn)物。這一觀點(diǎn)的提出促使人們重新審視土壤有機(jī)質(zhì)的來源和結(jié)構(gòu)，對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)也逐漸從籠統(tǒng)的腐殖質(zhì)大分子向明確的植物、微生物殘?bào)w過渡。

1傳統(tǒng)土壤腐殖質(zhì)理論及其新證據(jù)

傳統(tǒng)的土壤有機(jī)質(zhì)理論認(rèn)為，動(dòng)植物殘?bào)w分解過程中形成的小分子物質(zhì)，能夠在酶或礦物作用下縮合，形成聚合程度更高的高分子化合物—腐殖質(zhì)。土壤中小分子有機(jī)化合物的聚合過程主要受真菌的驅(qū)動(dòng)，在胞外酶催化下形成酚自由基和醌，進(jìn)一步與其他酚類及氨基酸類物質(zhì)中的NH2–和SH–通過親核反應(yīng)聚合，或通過氫鍵與醌類物質(zhì)結(jié)合形成更穩(wěn)定的芳香結(jié)構(gòu)含氮化合物。酚氧化酶、漆酶、苯丙氨酸解氨酶、過氧化物酶等參與的反應(yīng)可能形成了腐殖質(zhì)的前驅(qū)物，這些前驅(qū)物與植物源殘?bào)w的結(jié)構(gòu)截然不同。聚酮合成酶可進(jìn)一步催化土壤可溶性小分子形成多酮類聚合物，目前已知明確結(jié)構(gòu)的多酮類聚合物多達(dá)100000個(gè)。此外，土壤黏粒礦物，尤其是鐵、錳等金屬氧化物，也可通過催化親核加成反應(yīng)或形成自由基，促進(jìn)有機(jī)分子的聚合。這些反應(yīng)可能是土壤腐殖質(zhì)形成的重要潛在機(jī)制?；?3C-NMR的研究提供了更多土壤腐殖質(zhì)的證據(jù)。將傳統(tǒng)堿和酸分離得到的富里酸、胡敏酸和胡敏素重新混合，13C-NMR分析發(fā)現(xiàn)混合產(chǎn)物與未處理的土壤有機(jī)碳結(jié)構(gòu)相同,證明了傳統(tǒng)的堿浸提方法不會(huì)改變土壤有機(jī)碳的官能團(tuán)組成，表明土壤腐殖質(zhì)并非提取過程人為造成的產(chǎn)物。對(duì)丹麥3種不同類型土壤28種腐殖質(zhì)的元素組成及液態(tài)13C-NMR的分析發(fā)現(xiàn)，氨基酸和糖類物質(zhì)普遍存在于自然土壤中。這一證據(jù)支持了木質(zhì)素殘?bào)w-氨基酸共價(jià)鍵結(jié)合形成土壤腐殖質(zhì)的反應(yīng)模型。此外，利用13C-NMR發(fā)現(xiàn)土壤腐殖質(zhì)中存在大量的芳基酮、非質(zhì)子化烷基和豐富的羧基碳，這些結(jié)構(gòu)與未分解的生物殘?bào)w存在顯著的區(qū)別。上述結(jié)果表明，植物、微生物殘?bào)w的分解產(chǎn)物可進(jìn)一步參與腐殖化過程。高分辨離子回旋共振質(zhì)譜(FT-ICR-MS)可以直接提供腐殖質(zhì)分子的化學(xué)多樣性信息。研究發(fā)現(xiàn)，土壤胡敏酸中脂類和稠合芳烴類物質(zhì)的比例高于可溶性有機(jī)質(zhì)(DOM);而隨腐殖化程度的增加，腐殖質(zhì)中木質(zhì)素類物質(zhì)含量降低。進(jìn)一步對(duì)不同水分條件土壤中的胡敏酸分析，發(fā)現(xiàn)它們都由木質(zhì)素類、含羧基的脂環(huán)族類與縮合芳香族3種主要分子組成，分別占質(zhì)譜識(shí)別分子數(shù)的38%、41%和26%。這些豐富的木質(zhì)素和縮合芳香結(jié)構(gòu)證明木質(zhì)素與腐殖質(zhì)存在密切的關(guān)聯(lián)。此外，對(duì)西班牙35個(gè)土壤中有機(jī)分子豐度、有機(jī)碳含量的偏回歸分析發(fā)現(xiàn)，土壤有機(jī)碳累積與木質(zhì)素衍生物及不飽和脂類物質(zhì)含量顯著正相關(guān)。這些研究從有機(jī)質(zhì)分子組成的角度支持了腐殖質(zhì)的木質(zhì)素起源學(xué)說。

2土壤有機(jī)質(zhì)來源的爭(zhēng)議

長(zhǎng)期以來，土壤學(xué)家認(rèn)為，土壤有機(jī)質(zhì)是由植物殘?bào)w在土壤微生物的分解、合成作用下形成，微生物推動(dòng)著植物來源的有機(jī)質(zhì)在土壤中的循環(huán)和轉(zhuǎn)化?；谕寥牢⑸锷锪刻純H占土壤總有機(jī)碳的5%以下，過去主流的觀點(diǎn)普遍認(rèn)為，植物來源的有機(jī)質(zhì)主導(dǎo)了土壤碳庫(kù)的組成。但是，土壤有機(jī)質(zhì)的來源一直存在很大的不確定性。在1925年，Waksman指出了土壤腐殖質(zhì)的微生物來源本質(zhì)。近年來，越來越多的研究顯示，微生物對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)積累的作用和貢獻(xiàn)被極大地低估。吸收馬爾科夫鏈計(jì)算表明，土壤微生物殘?bào)w的有機(jī)碳儲(chǔ)量可高達(dá)活體有機(jī)碳的40倍。利用氨基糖生物標(biāo)志物計(jì)算發(fā)現(xiàn)，溫帶地區(qū)草地、農(nóng)田和林地土壤微生物源碳占土壤總有機(jī)碳的比例分別為62%、56%和33%。最近，對(duì)60多個(gè)土壤總氨基糖的數(shù)據(jù)總結(jié)發(fā)現(xiàn),微生物源碳在大團(tuán)聚體中較多，占總有機(jī)碳的47.2%，而在粉黏粒中為38.6%。Miltner等人利用掃描電子顯微鏡，在土壤顆粒表面原位觀察到大量微生物殘?bào)w碳的存在。這些研究明確了土壤有機(jī)質(zhì)的微生物來源，認(rèn)為微生物殘?bào)w是土壤有機(jī)質(zhì)積累的主要驅(qū)動(dòng)因素。此外，從分子結(jié)構(gòu)的角度，NMR實(shí)驗(yàn)證據(jù)支持了土壤有機(jī)質(zhì)大部分直接來源于微生物殘?bào)w的觀點(diǎn)。早在1981年，基于固相13C-NMR分析土壤有機(jī)碳的結(jié)果顯示，土壤有機(jī)質(zhì)分子以烷基碳為主，而傳統(tǒng)認(rèn)為含量豐富的芳香碳僅占土壤總有機(jī)碳的15%~37%，對(duì)傳統(tǒng)腐殖質(zhì)芳香結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)提出了挑戰(zhàn)。隨后，利用1H-NMR的研究發(fā)現(xiàn)，土壤可提取腐殖質(zhì)中微生物來源組分的貢獻(xiàn)可達(dá)50%以上，同時(shí)土壤中高于80%的氮來源于微生物。綜合多相NMR(CMP-NMR)對(duì)原位狀態(tài)下土壤固液界面有機(jī)質(zhì)分布的分析發(fā)現(xiàn)，土壤有機(jī)質(zhì)主要由降解的生物大分子組成，脂和糖類的極性端暴露在土水界面，而木質(zhì)素和微生物殘?bào)w位于有機(jī)質(zhì)層的內(nèi)部。此外，越來越多研究證明，土壤腐殖質(zhì)并不是穩(wěn)定不變的，而是受到土壤生物等因素的調(diào)控。

3土壤有機(jī)質(zhì)是大分子還是小分子

分子量及空間聚集形式是土壤有機(jī)質(zhì)的一個(gè)重要性質(zhì)，在一定程度上決定了有機(jī)質(zhì)的移動(dòng)性和生物穩(wěn)定性。分子量也是反映土壤有機(jī)質(zhì)本質(zhì)的重要指標(biāo)。腐殖化理論認(rèn)為，土壤有機(jī)質(zhì)通過共價(jià)鍵聚合，形成大分子物質(zhì)。一般認(rèn)為有機(jī)質(zhì)分子量大于5000道爾頓(Da)的為大分子。早期以蛋白和多糖為標(biāo)樣，利用葡聚糖凝膠色譜分析發(fā)現(xiàn)，土壤80%的胡敏酸分子量在5000~10000Da之間。利用超濾分離技術(shù)，發(fā)現(xiàn)黑鈣土胡敏酸中只有20%的有機(jī)質(zhì)可以透過5000Da的濾膜。以聚苯乙烯磺酸鈉為標(biāo)樣，利用高效液相-體積排阻色譜(highperformancesize-exclusionchromatography,HP-SEC)分析發(fā)現(xiàn)，日本不同類型土壤胡敏酸的重均分子量在3160~28200Da之間。類似地，利用折射率檢測(cè)器分析水稻土、泥炭和沉積物中的胡敏酸，獲得重均分子量范圍為5899~15533Da。這些結(jié)果表明，腐殖質(zhì)分子量分布范圍較寬，且受環(huán)境條件影響巨大。近年來，逐漸意識(shí)到色譜分離方法在評(píng)估腐殖酸分子量上的局限性，這一方法測(cè)定的分子量被稱為表觀分子量。然而，一些實(shí)驗(yàn)證據(jù)顯示，土壤腐殖酸可能主要由小分子組成。Zeile和Fuchs等人通過測(cè)定沸點(diǎn)和擴(kuò)散系數(shù)，較早指出土壤腐殖酸的分子量為1400~1650Da。在中性pH條件下，利用聚苯乙烯磺酸鈉為標(biāo)樣，高效液相-體積排阻色譜分析得到Aldrich胡敏酸的重均分子量為4100Da。而向腐殖質(zhì)中添加乙酸則破壞了分子間的氫鍵，增加了小分子物質(zhì)的分布，表明腐殖質(zhì)大分子是由小分子物質(zhì)通過疏水力和氫鍵等弱相互作用團(tuán)聚而成。Myneni等人利用原子力顯微鏡及X射線掃描透射顯微原位觀測(cè)技術(shù)發(fā)現(xiàn)，腐殖質(zhì)的聚集狀態(tài)受pH及離子強(qiáng)度控制，腐殖酸尺寸隨pH和離子強(qiáng)度的增加顯著減小，推測(cè)腐殖質(zhì)可能是由較小有機(jī)分子聚合而成的產(chǎn)物。同樣，利用掃描電子顯微鏡發(fā)現(xiàn)，土壤胡敏酸的聚集度隨pH升高而降低，尺寸變小。此外，借助X射線掃描透射顯微技術(shù)，在50nm空間分辨率原位觀測(cè)土壤顆粒表面有機(jī)碳的結(jié)構(gòu)及分布，發(fā)現(xiàn)土壤有機(jī)碳空間分布具有極大的異質(zhì)性，這從土壤有機(jī)質(zhì)的原位表征方面進(jìn)一步向土壤腐殖質(zhì)大分子理論發(fā)起了挑戰(zhàn)。可見，越來越多的證據(jù)支撐了土壤有機(jī)質(zhì)主要由小分子聚合而成，同時(shí)存在較大的空間異質(zhì)性。為了解釋小分子團(tuán)聚現(xiàn)象，有學(xué)者提出了“超分子”聚集學(xué)說，認(rèn)為腐殖質(zhì)大分子是由有機(jī)小分子片段通過氫鍵和疏水相互作用自組裝聚集而成。這一理論很好地解釋了腐殖質(zhì)結(jié)構(gòu)隨pH/離子強(qiáng)度等條件變化，腐殖質(zhì)中存在氨基酸片段，以及質(zhì)譜分析胡敏酸獲得大量低分子量物質(zhì)的現(xiàn)象。近年來，隨著氫鍵理論的發(fā)展，逐漸認(rèn)識(shí)到有機(jī)分子之間可能存在不同強(qiáng)度的氫鍵，它們可形成強(qiáng)度接近于共價(jià)鍵的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)?；谟袡C(jī)質(zhì)小分子理論，SPARC’s和線性自由能模型計(jì)算發(fā)現(xiàn)，有機(jī)質(zhì)官能團(tuán)特性與實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果符合。這些實(shí)驗(yàn)證據(jù)及研究結(jié)果為土壤腐殖質(zhì)是由小分子聚合而成的假說提供了強(qiáng)有力的支撐.這些不同的有機(jī)質(zhì)理論將對(duì)應(yīng)截然不同的土壤管理方法和目標(biāo)。

4土壤有機(jī)質(zhì)研究的技術(shù)瓶頸

土壤有機(jī)質(zhì)的主體部分是與礦物結(jié)合的有機(jī)無機(jī)復(fù)合體，過去對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)的研究大多基于化學(xué)分離提取。常用提取方法中，水僅能提取土壤中不到1%的有機(jī)碳。而堿溶液是應(yīng)用最多且最有效的提取方法，可提取土壤中超過50%的有機(jī)質(zhì)。但是提取過程中氧氣會(huì)與有機(jī)質(zhì)反應(yīng)，改變土壤有機(jī)質(zhì)的結(jié)構(gòu)。為了避免堿性條件下的不利反應(yīng)，中性焦磷酸鹽溶液也常用來提取土壤有機(jī)質(zhì)，提取效率約為土壤總有機(jī)質(zhì)的10%~15%。高濃度尿素可進(jìn)一步破壞分子間氫鍵，與堿溶液配合，可使有機(jī)質(zhì)的提取效率增加約10%。此外，有機(jī)溶劑如二甲基亞砜、甲酰胺、N,N-二甲基甲酰胺等溶解腐殖質(zhì)的能力與堿溶液相當(dāng)，也被用來提取土壤有機(jī)質(zhì)。但是由于有機(jī)試劑各自獨(dú)特的介電常數(shù)和偶極矩，導(dǎo)致它們對(duì)有機(jī)質(zhì)組分的提取具有偏好性。例如，丙酮主要溶解土壤中的脂肪烴組分。可見，單一試劑不足以充分提取土壤有機(jī)質(zhì)，可能需要應(yīng)用多種方法的聯(lián)合，提高土壤有機(jī)碳的提取效率。氨基糖生物標(biāo)志物和高分辨質(zhì)譜是目前評(píng)估土壤有機(jī)質(zhì)來源的主要手段。通過氨基糖標(biāo)志物法計(jì)算獲得的土壤微生物來源碳可占總有機(jī)碳的33%~62%。而利用質(zhì)譜則發(fā)現(xiàn)土壤胡敏酸主要由木質(zhì)素類、含羧基的脂環(huán)族類與縮合芳香族3種主要分子組成，分別占質(zhì)譜識(shí)別分子數(shù)的38%、41%和26%，證明胡敏酸可能主要是植物來源。這兩種方法的分歧說明，單一的手段可能不足以準(zhǔn)確評(píng)估土壤有機(jī)質(zhì)來源。生物標(biāo)志物法存在轉(zhuǎn)化系數(shù)不準(zhǔn)確、提取效率低等問題;質(zhì)譜方法存在提取效率低、分析不完全的問題。此外，質(zhì)譜數(shù)據(jù)解析也可能存在誤差，與僅使用碳、氫、氧、氮元素組成相比，在分子式中添加硫元素可以使指定峰的數(shù)量增加17%，而磷元素的添加進(jìn)一步增加了11%的分配峰。多種標(biāo)志物與高分辨質(zhì)譜結(jié)合的方法,將能最大程度解析土壤有機(jī)質(zhì)的組成及來源.化學(xué)提取破壞了有機(jī)質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)，而對(duì)土壤顆粒直接表征能獲得有機(jī)質(zhì)組成及分布的原位信息。利用綜合多相NMR，Simpson課題組分析了土壤固液界面有機(jī)質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)，并提出了立體的分子排列模型。然而，這一技術(shù)僅能獲取土壤顆粒垂直方向上有機(jī)質(zhì)分布的平均信息。掃描透射X射線顯微結(jié)合近邊結(jié)構(gòu)展示了土壤層狀硅酸鹽礦物、鐵鋁氧化物、Ca等礦質(zhì)組分與有機(jī)分子在數(shù)十納米空間分辨下的分布規(guī)律。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，草地土壤中鐵氧化物和層狀硅酸鹽礦物對(duì)有機(jī)碳固定起著同等重要的作用，而Ca與有機(jī)碳分布的相關(guān)性最強(qiáng)。NanoSIMS具有相似的空間分辨率，結(jié)合同位素示蹤可進(jìn)一步區(qū)分土壤表面新鮮輸入的碳、氮等元素.該技術(shù)發(fā)現(xiàn)淋溶土中被有機(jī)碳覆蓋的礦物表面低于19%，來源于秸稈的新碳優(yōu)先固定在礦物-有機(jī)復(fù)合體上，而土壤中新形成的含氮化合物則優(yōu)先與礦物結(jié)合。但是，這些技術(shù)的空間分辨率仍然有限，不能獲取有機(jī)質(zhì)單分子的信息;此外，受機(jī)時(shí)限制，也沒有廣泛應(yīng)用于土壤有機(jī)質(zhì)的研究。

5總結(jié)與展望

當(dāng)前土壤有機(jī)質(zhì)的來源、結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性等重大科學(xué)問題仍未得到充分解決。土壤有機(jī)質(zhì)，尤其是難以提取部分有機(jī)質(zhì)的分子量大小仍不清楚;植物、微生物等不同來源有機(jī)質(zhì)在土壤中的相對(duì)比例有待量化;土壤生物、非生物過程對(duì)有機(jī)質(zhì)形成和穩(wěn)定的貢獻(xiàn)還不明確;原位條件下有機(jī)質(zhì)的時(shí)空分布特征及其穩(wěn)定性還缺乏實(shí)驗(yàn)證據(jù)。未來應(yīng)加強(qiáng)以下幾個(gè)方面的研究。

(1)改進(jìn)和完善土壤有機(jī)質(zhì)提取方法。土壤有機(jī)質(zhì)高效提取結(jié)合高分辨質(zhì)譜，有望最終揭示土壤有機(jī)質(zhì)分子量及分子組成。

(2)多方法聯(lián)合解析土壤有機(jī)質(zhì)分子量及聚合方式。

(3)量化植物、微生物殘?bào)w等對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)積累的貢獻(xiàn)。目前土壤有機(jī)質(zhì)來源的定量分析主要根據(jù)土壤氨基糖和木質(zhì)素酚含量，結(jié)合植物、細(xì)菌和真菌體內(nèi)相應(yīng)物質(zhì)的比例，按照簡(jiǎn)單的換算系數(shù)獲得。標(biāo)志物的提取效率、不同類型生物分子周轉(zhuǎn)時(shí)間的差異，以及土壤微生物群落組成均會(huì)影響結(jié)果的準(zhǔn)確性。未來，一方面需要加強(qiáng)現(xiàn)有生物標(biāo)志物方法的研究，通過提高標(biāo)志物的提取效率、明確不同類型生物分子的周轉(zhuǎn)速率,以獲取準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)化系數(shù)，提高方法的可靠性。另一方面，需要通過氨基糖、木質(zhì)素酚、脂類、蛋白、DNA和中性糖等多種標(biāo)志物同步分析，生物標(biāo)志物-質(zhì)譜技術(shù)聯(lián)合表征，在盡可能查清不同類型有機(jī)分子來源的條件下,綜合研判、準(zhǔn)確評(píng)估土壤有機(jī)質(zhì)微生物、植物等不同來源的相對(duì)貢獻(xiàn)。同時(shí)，在不同生態(tài)系統(tǒng)和尺度下，利用生物標(biāo)志物、宏基因組等研究手段，量化不同類型土壤生物，如微生物、病毒、土壤動(dòng)物及其互作網(wǎng)絡(luò)在有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化、積累中的作用和貢獻(xiàn)。最終破解土壤有機(jī)質(zhì)植物與微生物起源之爭(zhēng)。

(4)發(fā)展高空間及化學(xué)分辨原位表征技術(shù)。近年來對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)的新認(rèn)知很大一部分來源于空間分辨50nm左右的掃描透射X射線顯微及近邊結(jié)構(gòu)技術(shù)。這一技術(shù)可以獲得土壤顆粒中植物、微生物殘?bào)w、黑炭等不同類型有機(jī)質(zhì)的斑塊狀分布特征，但是仍不能回答單分子尺度下礦物表面有機(jī)質(zhì)吸附的結(jié)構(gòu)，以及有機(jī)-有機(jī)分子之間的聚合機(jī)制。原子力-紅外、冷凍電子顯微鏡-電子能量損失譜技術(shù)可在亞納米、納米空間分辨下同時(shí)采集形貌和礦物-有機(jī)質(zhì)組成的化學(xué)信息。目前這些原位分析方法的應(yīng)用還較少,尤其缺乏原位條件下土壤礦物表面有機(jī)碳結(jié)構(gòu)及分布的實(shí)驗(yàn)研究.這些原位顯微技術(shù)的應(yīng)用有望進(jìn)一步揭示土壤有機(jī)質(zhì)的空間分布及化學(xué)結(jié)構(gòu)。

(5)加強(qiáng)土壤組分互作耦合界面有機(jī)質(zhì)動(dòng)態(tài)過程研究。土壤有機(jī)質(zhì)的積累是在植物、微生物、礦物多種因素共同作用下完成的。尤其是氧化還原界面上,活性鐵、錳氧化鐵的催化作用，自由基對(duì)有機(jī)質(zhì)的分解和聚合有著不可忽視的影響。僅通過對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)及有機(jī)-礦物復(fù)合體的表征，并不能很好地回答有機(jī)質(zhì)形成過程及不同因子對(duì)有機(jī)碳積累的貢獻(xiàn)。未來應(yīng)重點(diǎn)考察活性礦物-微生物多組分界面互作對(duì)有機(jī)碳合成、分解以及生物-非生物聚合等過程的影響.發(fā)展多組分互作界面實(shí)時(shí)觀測(cè)技術(shù),如微流控和土壤芯片技術(shù),揭示土壤活性礦物-有機(jī)質(zhì)-微生物耦合界面有機(jī)質(zhì)的分解及固定機(jī)制。