吉林农业大学窦森教授团队：土壤有机质研究再思考——为何腐殖物质依然重要？

土壤有机质（SOM）是陆地生态系统中最大的碳库，对全球碳循环、土壤肥力和环境质量至关重要。长期以来，腐殖物质（HS）被认为是SOM的主要组成部分（约占60-75%），是土壤科学的核心概念之一。然而，近年来学术界对HS的存在形式、形成机制乃至其概念本身产生了激烈争论。HS的“存废”之争无法回避。

质疑派认为：HS仅是碱提取过程中人为产生的“假象”，自然界中SOM是处于不同分解阶段的残体连续体，不存在所谓的“腐殖化”过程，也不存在化学结构独特的“HS”。

支持派则坚持：HS是具有独特性质的化合物或化合物群，其形成涉及复杂的微生物转化和“再合成”过程。

HS真的“过时”了吗？HS到底还重不重要？这场争论的答案关乎土壤科学的基础理论和农业生产实践。针对这一问题，近日，窦森教授土壤有机质团队联合中国科学院南京土壤研究所、中国科学院东北地理与农业生态研究所，围绕SOM与HS的形成理论、组成结构、稳定机制及功能作用，提出HS研究的新视角与未来方向。文章以“Soil Organic Matter Revisited: Why Humic Substances Still Matter?”为题在线发表于国际土壤学权威期刊Pedosphere上。提出了独到的见解，主要观点如下：

1. HS不仅仅是“残体”

文章指出，虽然SOM的大部分来源确实是植物残体（PRe），但这并不意味着SOM仅仅是PRe的简单堆砌。不能只强调物理保护和微生物的降解作用，而忽视微生物的合成作用。文章列举了大量来自食品化学、植物学等跨学科的证据（如美拉德反应、酶促氧化偶联等），证明在自然界中，小分子物质完全可以通过非生物或生物催化作用聚合成新的大分子。因此，没有理由在证据不足的情况下，断然否定土壤中发生“再合成（Re-synthesis）”过程的可能性。

2. 提出SOM概念新模型：HS具有独特身份

基于对“再合成”机制的认识，提出了一个新的SOM概念模型。SOM由HS和非腐殖物质（Non-HS）组成。Non-HS是结构明确的已知化合物（如多糖、蛋白质等）。文章创新性地提出，HS是由“继承性大分子（Residual-high molecular weight）”和“合成性大分子（Synthetic-high molecular weight）”共同组成的独特化合物或混合物，具有“双重”来源。因此，在找到确切证据否定“合成性大分子”存在之前，不应草率地否定HS的存在。HS不是提取方法的产物，而是客观存在的物质实体。

3. 实践是检验真理的标准

文章强调，HS的重要性不仅在于理论探讨，更在于实际应用。目前，基于HS的各类技术和产品（如天然腐殖酸、人工腐殖酸/类腐殖质）在农业增产、土壤改良、污染修复等领域发挥着巨大作用，具有广泛的应用基础。从煤炭、泥炭中提取的天然HS，以及通过水热炭化等技术制备的人工腐殖质，都不同程度具有相似的结构特征和功能。这些客观事实表明，具有HS特征的物质在自然界和人工条件下均可形成。

面对争议，文章呼吁应采取更包容、更严谨的科学态度：目前还不能否认HS存在依然是土壤科学基石的重要性；未来研究应利用高精度分析技术（如FT-ICR-MS等）结合多组学手段，重点寻找和鉴定“非动植物残体来源”的合成有机化合物，这将是证明HS存在的直接证据，打破“黑箱”；加强对人工腐殖质（类腐殖质）形成机制与功能的研究，不仅有助于反向解析天然HS的形成过程，更能为农业绿色发展提供新型功能材料。

论文信息：Dou S*,#, Zhang Y F#, Shan J, Wu M, Ma R, Guan S, Jia Z J. 2025. Soil Organic Matter Revisited: Why Humic Substances Still Matter?. Pedosphere. 

原文链接：https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S1002016025001298