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2021
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論文ID：英文名：Organo–organic and organo–mineral interfaces in soil at the nanometer scale譯名：納米尺度下土壤有機-有機和有機-礦物界面期刊：Nature communicationsIF: 14.919發表時間：2020.11.30第一作者：Angela R. Possinger通訊作者：Johannes Lehmann主要單位: 康奈爾大學摘要：土壤碳（C）庫的能力大小是由有機質和礦物相之間的相互作用介導的。然而，以往研究提出的有機質在團聚體有機礦物微結構內的層狀積累尚未得到必要的納米尺度空間分辨率的直接可視化證據。與以往研究報道的C官能團有序梯度不同，本研究識別了無序的微米大小的有機相。利用低溫電子顯微鏡和電子能量損失光譜（EELS），我們比較了有機-有機界面和有機-礦物界面的差別。在有機界面上檢測到個位納米尺度的C形成層，顯示烷基C和氮（N）富集（分別為4和7%）。在有機-礦物界面，N和氧化C的富集率分別為88%（72 ~92%）和33%（16 ~53%），顯示出與有機-有機界面不同的穩定過程。然而，兩種界面類型的N富集表明，富N殘基促進更高的SOC吸存。研究背景：土壤有機碳(SOC)在全球碳循環中是一個關鍵的儲層，這強調了理解土壤有機質(SOM)持久性的過程的重要性，從全球（如氣候）到非常精細的尺度（如有機礦物表面相互作用）。提高對土壤有機質持久性驅動因素認識，包括土壤有機質保護機制，有助于更好地預測全球環境變化下土壤碳庫的變化。SOM和礦物相的相互作用導致較低的微生物可達性和可分解性，這被認為是SOM穩定的主要過程。在土壤微團聚體和孔隙結構尺度上，土壤有機質、土壤物理結構和微生物分布的空間和化學異質性得到了較好的研究（圖1a）。與微團聚尺度的異質性相比，微米級有機礦物組合的SOM成像和光譜顯示SOM具有不同的組分構成，相對均勻、有序的層，且在更小的微米空間尺度上，OM組成與礦物表面的距離有明顯的關系（圖1b）。以前使用的成像和光譜技術的分辨率（30~50 nm）可能過于粗糙，無法分辨或描述嵌入有機礦物組合中的OM組分之間的界面（圖1b）。在相關納米尺度上，自然土壤樣品有機-有機和有機-礦物界面化學組成還沒有被直接可視化或描述。SOM與半結晶活性鐵（Fe）和鋁（Al）礦物表面之間的關聯被認為有助于在廣泛變化的土壤類型中長期保持和積累SOM。鐵鋁礦物有機復合體的形成與活性鐵鋁與氧化官能團和含氮生物分子的優先反應有關。然而，考慮到OM分布的亞微米空間尺度及其化...