土壤有机质是由植物和微生物源聚合物及其降解产物组成的复杂混合物。明确凋落物与土壤有机质的组成和转化机制对于预测和调控未来土壤碳库存至关重要。先前研究表明，表土和底土中有机质的组分和积累受特定因素调控。深度超过30厘米的土壤中含有超过50%的有机质，在有机质稳定和气候变化反馈中起着决定性作用。相较于表土中有机质属性和周转过程的深入研究，专注于底土的研究却显著少见。对于土壤剖面中有机质组分的垂直分布模式和主导因素的了解，对全面理解气候变化下的碳动态至关重要。

针对该问题，“黑土粮仓”先导专项攻关任务团队，通过黑土区、潮土区与红壤区采样与全球荟萃分析，开展了从区域尺度到全球尺度的研究。采用固态¹³C核磁共振技术，结合分子混合模型和生物标志物分析，阐明区域尺度上表土与底土中植物凋落物和土壤有机质的组成及其转化机制。随后，通过全球荟萃分析，探讨了影响全球土壤剖面中有机质组成与稳定的关键因素。

研究发现表土中易降解碳如甲氧烷和烷氧碳含量更高，而底土中难降解的烷基碳和芳香碳含量更高。分子混合模型的结果表明，表土富含碳水化合物和木质素(38%~50%)，而底土则含有更多的蛋白质和脂类(26%~60%)。随着土壤有机质含量的升高，植物源碳的相对含量增加，而微生物源碳的含量相应减少。表土中微生物源碳与植物源碳的比值（C_M:P）随土壤有机质含量的增加而下降的速度，比底土快23%~30%。这一发现揭示了表土通过加强微生物转化和微生物残体形成，具备较高的稳定植物源碳的潜力。

进一步的研究表明，植物碳的输入量和年均土壤温度是影响表土C_M:P的主要因素，而真细比和黏粒含量则调控底土C_M:P的关键因子。研究强调了在0-1米的土壤剖面中，植物凋落物对于微生物残体的形成以及其转化为土壤有机质的重要贡献，明确了影响土壤有机质长期储存的主要因素。

该研究成果近期日发表在国际生态学领域期刊《Global Change Biology》上。中国科学院南京土壤研究所研究生黄伟根为论文第一作者，梁玉婷研究员为论文通讯作者。该研究得到中国科学院战略性先导科技专项(XDA28030102)等项目联合资助。

论文链接DOI：https://doi.org/10.1111/gcb.16951

生物因素和非生物因素对微生物/植物源碳比值（C_M:P）的贡献随深度的变化。