Củng cố chất hữu cơ trong đất ôn đới: cơ chế và sự liên quan của chúng trong các điều kiện đất khác nhau - một bài tổng quan

European Journal of Soil Science - Tập 57 Số 4 - Trang 426-445 - 2006
Margit von Lützow1, Ingrid Kögel‐Knabner1, Paula Fernandes1, Egbert Matzner1, Georg Guggenberger1, Bernd Marschner1, Heinz Flessa1
1a Lehrstuhl für Bodenkunde, Technische Universität München, Wissenschaftszentrum Weihenstephan, 85350 Freising, b Institut für Allgemeine und Spezielle Zoologie – Tierökologie, Justus Liebig Universität, Heinrich-Buff-Ring 26–32, 35392 Gießen, c Lehrstuhl für Bodenökologie, Universität Bayreuth, 95440 Bayreuth, d Institut für Bodenkunde und Pflanzenernährung, Universität Halle, Weidenplan 14, 06108 Halle, e Geographisches Institut, Ruhr-Universität, 44780 Bochum , and f Institut für Bodenkunde und Waldernährung, Universität Göttingen, Büsgenweg 2, 37077 Göttingen, Germany

Tóm tắt

Tóm tắtCác cơ chế ổn định carbon trong đất gần đây đã thu hút nhiều sự quan tâm do sự liên quan của chúng trong chu trình carbon toàn cầu. Ở đây, chúng tôi xem xét các cơ chế hiện đang được coi là, mặc dù thường mâu thuẫn hoặc không nhất quán, có thể góp phần vào việc bảo vệ chất hữu cơ (OM) chống lại sự phân hủy trong các loại đất ôn đới: (i) bảo tồn chọn lọc do tính kháng phân hủy của OM, bao gồm phụ phẩm thực vật, sản phẩm từ rễ, sản phẩm vi sinh vật, polymer humic và OM đã cháy; (ii) tính không truy cập về không gian của OM đối với các sinh vật phân hủy do sự chèn ép, sự xen kẽ, tính ưa nước và bao bọc; và (iii) ổn định nhờ tương tác với bề mặt khoáng (oxit Fe, Al, Mn, silicate phyllo) và các ion kim loại. Mục tiêu của chúng tôi là đánh giá mức độ liên quan của các cơ chế này đối với sự hình thành OM trong đất trong các giai đoạn phân hủy khác nhau và dưới các điều kiện đất khác nhau. Quan điểm cho rằng sự ổn định của OM chủ yếu được chi phối bởi sự bảo tồn chọn lọc các thành phần hữu cơ kháng phân hủy tích lũy theo tỷ lệ với các thuộc tính hóa học của chúng không còn có thể được chấp nhận. Ngược lại, phân tích của chúng tôi về các cơ chế cho thấy: (i) cộng đồng sinh vật đất có khả năng phá vỡ bất kỳ OM có nguồn gốc tự nhiên nào; (ii) tính kháng phân hủy của OM là tương đối, chứ không phải là tuyệt đối; (iii) tính kháng phân hủy chỉ quan trọng trong giai đoạn phân hủy sớm và trong các loại đất bề mặt hoạt động; trong khi (iv) trong giai đoạn phân hủy muộn và trong tầng dưới, mức độ liên quan của tính không truy cập về không gian và tương tác hữu cơ-khoáng đối với sự ổn định của SOM tăng lên. Chúng tôi kết luận rằng những khó khăn chính trong việc hiểu và dự đoán động lực của SOM phát sinh từ sự hoạt động đồng thời của một số cơ chế. Chúng tôi thảo luận về những khoảng trống trong kiến thức và các hướng nghiên cứu hứa hẹn trong tương lai.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

10.1002/jpln.200421622

10.1007/978-0-387-21510-5

10.1046/j.1365-2389.2002.00428.x

10.2136/sssaj1999.03615995006300010014x

10.2136/sssaj1984.03615995004800020014x

10.2136/sssaj1981.03615995004500040018x

Augustin J., 2002, Bedeutung von Pflanzenwurzeln für physikochemische und biologische Prozesse im Boden, 116

10.1016/j.marchem.2004.06.016

Baldock J.A., 2000, Handbook of Soil Science, 25

Baldock J.A., 1997, Assessing the extent of decomposition of natural organic materials using solid state 13C NMR, Australian Journal of Agricultural Research, 35, 1061

10.1007/BF02402261

10.1016/S0146-6380(00)00049-8

10.1111/j.1365-2389.1996.tb01848.x

10.1016/0038-0717(96)00112-5

10.1016/0038-0717(87)90120-9

10.1016/S0016-7061(98)00143-8

10.1111/j.1365-2389.1996.tb01849.x

10.1029/1999GB900067

10.1080/07352680490886842

10.1016/S0160-4120(98)00106-8

10.1111/j.1365-2389.1997.tb00207.x

10.1016/0038-0717(89)90088-6

10.1016/j.geoderma.2004.12.019

10.1016/j.orggeochem.2005.03.011

10.1007/BF02407092

10.1016/S0038-0717(00)00218-2

10.1097/00010694-200111000-00004

Burns R.G., 1986, Interactions of Soil Minerals with Natural Organics and Microbes, 429

10.1021/es9912877

Chenu C., 1995, Environmental Impact of Soil Component Interactions. Natural and Anthropogenic Organics, 217

10.2136/sssaj2000.6441479x

Chenu C., 2002, Interactions Between Soil Particles and Microorganisms, 3

10.1016/S0065-2504(08)60107-5

10.1016/0038-0717(72)90058-2

10.1111/j.1365-2389.2004.00665.x

10.2136/sssaj1999.03615995006300030003x

Demaneche S., 2001, Evaluation of biological and physical protection against nuclease degradation of clay‐bound plasmid DNA, Applied and Environmental Microbiology, 67, 293, 10.1128/AEM.67.1.293-299.2001

10.1097/00010694-200111000-00008

10.1071/SR04091

10.1016/S0012-8252(00)00011-8

10.2136/sssaj1980.03615995004400040022x

Doran J.W., 1987, Soil Fertility and Organic Matter as Critical Components of Production Systems, 53

10.2136/sssaj1986.03615995005000030017x

Elliott E.T., 1988, Ecological Implications of Contemporary Agriculture, 23

10.1016/j.orggeochem.2003.08.007

10.1007/s003740050019

10.1007/978-3-642-65915-7_1

10.1007/BF00260816

10.1016/S0038-0717(97)00270-8

10.1016/S0146-6380(01)00166-8

10.1016/j.geoderma.2004.12.016

10.2136/sssaj2004.3830

10.1007/978-1-4684-7612-5_10

10.1021/es00050a007

Guggenberger G., 1994, Land‐use effects on the composition of organic matter in particle‐size separates of soil. I. Lignin and carbohydrate signature, European Journal of Soil Science, 45, 449, 10.1111/j.1365-2389.1994.tb00530.x

10.1016/0038-0717(88)90082-X

10.1016/j.geoderma.2004.12.014

10.1016/j.orggeochem.2004.03.003

Hansson A.C., 1984, Methods of calculating root production and nitrogen uptake in an annual crop, Swedish Journal of Agricultural Research, 14, 191

Harris R.F., 1981, Water Potential Relations in Soil Microbiology, 23

10.1023/A:1004213929699

10.1016/0016-7061(93)90150-J

10.1038/305498a0

10.1097/00010694-200111000-00002

Hedges J.I., 1988, Humic Substances and their Role in the Environment, 45

10.1016/S0146-6380(00)00096-6

10.1016/S0146-6380(97)00056-9

10.1111/j.1365-2389.1982.tb01785.x

10.1111/j.1365-2389.2004.00623.x

Jenkinson D.S., 1981, Soil Biochemistry, 415

10.1016/j.geoderma.2004.12.013

10.1016/S0269-7491(03)00260-4

10.1016/S0038-0717(01)00032-3

10.1016/S0038-0717(99)00056-5

10.1016/0038-0717(69)90006-6

10.2136/sssaj2003.1732

10.1002/1522-2624(200208)165:4<451::AID-JPLN451>3.0.CO;2-B

10.1016/S0146-6380(00)00046-2

10.1046/j.1365-2389.2003.00544.x

10.1002/1522-2624(200010)163:5<531::AID-JPLN531>3.0.CO;2-N

10.1016/S0016-7061(02)00365-8

10.1016/S0038-0717(03)00165-2

10.1016/j.soilbio.2004.11.028

10.1126/science.1066611

10.1007/s10112-998-0001-3

10.1016/S0038-0717(02)00242-0

Kiss S., 1986, Activity and stability of enzyme molecules following their contact with clay mineral surfaces, Studia Universita Babes-Bolyai Biology, 2, 3

10.1111/j.1365-2389.2004.00610.x

10.1016/j.marchem.2004.06.025

10.1016/0146-6380(95)00007-2

10.1016/0146-6380(96)00057-5

Kögel‐Knabner I., 1993, Soil Biochemistry, 101

10.1016/S0146-6380(00)00042-5

10.1016/S0038-0717(01)00158-4

10.1016/0048-9697(92)90085-7

10.1016/0048-9697(92)90018-N

Kononova M.M., 1961, Soil Organic Matter

10.1023/A:1012043401168

10.1071/FP02085

10.1002/1522-2624(200008)163:4<421::AID-JPLN421>3.0.CO;2-R

10.1023/A:1004566027237

10.1007/978-94-009-5105-1_6

10.2136/sssaj2001.6551413x

10.2307/2389178

10.1016/S0038-0717(01)00127-4

10.1046/j.1365-2389.2003.00496.x

10.1016/S0016-7061(99)00036-1

10.1007/BF00011685

10.2136/sssaj1999.03615995006300020008x

10.1046/j.1365-2389.1999.00243.x

10.1097/00010694-197205000-00005

10.1097/00010694-197101000-00007

10.1016/j.marchem.2004.06.043

10.1016/0009-2541(94)90063-9

10.1016/S0016-7037(99)00028-9

10.1016/j.marchem.2004.06.022

10.1016/j.gca.2004.03.019

10.2136/sssaj2001.651250x

10.1016/S0269-7491(00)00163-9

McKeague J.A., 1986, Interactions of Soil Minerals with Natural Organics and Microbes, 549

10.1007/BF02202587

10.1071/SR04094

10.1023/A:1013987607826

10.1071/SR9890411

10.2136/sssaj1988.03615995005200060024x

Nielsen K., 2005, Nucleic Acids and Proteins in Soil, 141

10.1016/S0146-6380(98)00165-X

10.1016/S0048-9697(02)00254-1

10.1016/S0146-6380(03)00042-1

10.1016/S0146-6380(02)00249-8

10.1016/0038-0717(78)90028-7

10.1007/BF02205590

10.1007/BF02180317

Oades J.M., 1989, Minerals in Soil Environments, 89

10.1016/0016-7061(93)90123-3

10.1007/BF01347820

Ottow J.C.G., 1997, Umweltbiotechnologie, 103

10.1007/978-3-642-61094-3_10

10.2136/sssaj1997.03615995006100040011x

10.2307/2403568

10.1016/S0065-2113(02)75003-7

10.2136/sssaj1999.6361801x

10.1007/s001140050662

10.1111/j.1365-2389.1980.tb02066.x

10.1016/S0146-6380(00)00171-6

Quiquampoix H., 1995, Mechanisms and consequences of protein adsorption on soil mineral surfaces, American Chemical Society, 602, 321

10.1016/S0025-3227(97)00012-1

10.1016/S0167-1987(96)01080-X

10.1016/j.geoderma.2004.12.017

Robert M., 1992, Soil Biochemistry, 307

10.1021/es970437f

10.1071/AR9570659

10.1023/A:1005080820520

10.1016/S0146-6380(02)00088-8

10.1016/S0038-0717(96)00250-7

10.1007/BF02931605

10.1017/S0033822200012224

Schlesinger W.H., 1995, Soils and Global Change, 9

10.1038/427305a

10.1029/2000GB001284

10.1046/j.1365-2389.1999.00236.x

10.1029/2002GB001939

10.1002/1522-2624(200012)163:6<639::AID-JPLN639>3.0.CO;2-L

Schnitzer M., 1972, Humic Substances in the Environment

Scholes R.J., 1995, Role of Nonliving Organic Matter in the Earth's Carbon Cycle, 209

10.1016/j.orggeochem.2005.06.005

10.1007/s10533-004-0897-0

10.1046/j.1365-2389.2003.00523.x

10.1016/S0045-6535(98)00371-3

10.1080/00380768.1991.10416933

10.1023/A:1016125726789

10.1016/S0038-0717(00)00179-6

10.2136/sssaj1998.03615995006200050032x

10.1051/agro:2002043

Skjemstad J.O., 1997, Driven by Nature: Plant Litter Quality and Decomposition, 253

10.1071/SR9960251

10.1071/EA97143

10.1071/S98051

Sokoloff V.P., 1938, Effect of neutral salts of sodium and calcium on carbon and nitrogen in soils, Journal of Agricultural Research, 57, 201

10.1016/S0016-7061(96)00036-5

10.1016/0038-0717(75)90015-2

10.1016/0038-0717(81)90068-7

10.1007/BF02178619

10.1016/S0038-0717(02)00197-9

10.1073/pnas.96.7.3358

Stevenson F.J., 1994, Humus Chemistry. Genesis, Composition, Reactions

10.1097/00010694-200111000-00010

Tate K.R., 1987, Soil Organic Matter

10.1016/S0167-1987(99)00073-2

Theng B.K.G., 1979, Formation and Properties of Clay‐Polymer Complexes

10.1097/00010694-198611000-00003

Theng B.K.G., 1989, Dynamics of Soil Organic Matter in Tropical Ecosystems, 5

10.1017/CBO9780511535598

10.1038/38260

10.1007/BF00279327

Umbreit W.W., 1962, Modern Microbiology

10.1007/BF00004497

10.1021/la970836o

10.1021/la970624r

Violante A., 2000, Soil Biochemistry, 207

10.1007/BF02370896

Waksman S.A., 1936, Humus

Waksman S.A., 1938, Humus – Origin, Chemical Composition and Importance in Nature

10.1111/j.1469-185X.1992.tb00728.x

10.1016/S0016-7061(00)00062-8

10.1111/j.1351-0754.2004.00655.x

10.1111/j.1365-2389.2004.00664.x

10.1007/s003740050618

10.1016/S0146-6380(00)00040-1

10.1002/jpln.19851480504

10.1046/j.1365-2389.2001.00399.x

Thông tin
Thông tin xuất bản

European Journal of Soil Science

Tập 57 Số 4

426-445

Thông tin tác giả