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少量的土壤很像香蕉,草莓和苹果冰沙:混合在一起,很难分辨出那里的东西,特别是如果你以前从未品尝过水果

但是,当你仔细观察土壤的有机碳时,它会有各种各样已知的化合物

仔细观察正是康奈尔大学研究人员第一次做到的 - 以50纳米(1纳米等于三个硅原子的宽度)为标度

到目前为止,一小撮土壤腐殖质(或由土壤微生物分解叶子和其他植物材料形成的土壤中的有机成分)看起来非常相似

根据发表在4月份的“自然地球科学”杂志上的一项研究,了解土壤碳的结构和详细组成可以更好地了解循环土壤中有机物的化学过程

例如,该研究可以帮助科学家了解当土壤中的材料变湿,变暖或变冷时会发生什么,以及土壤如何隔离碳,这对气候变化有影响

康奈尔作物和土壤科学副教授,该研究的第一作者约翰内斯莱曼说:“就土壤而言,有一种令人难以置信的纳米级有机质异质性

” “你在纳米尺度上看到的这些化合物都看不到任何接近整个有机物总和的东西

”土壤测量(实际上,由高度聚焦的X射线束产生的图像)是在国家同步加速器光下制作的

来自布鲁克海文国家实验室的资料使用由纽约州立大学石溪分校的物理学家开发的X射线光谱显微镜方法

该方法使研究人员能够识别样品中的有机碳形态

虽然来自北美,巴拿马,巴西,肯尼亚或新西兰的土壤中的有机碳成分在每个样本中证明非常相似,但研究人员发现,在仅仅微米的空间内,来自任何这些位置的土壤在其成分中显示出惊人的变化

例如,“悬挂在粘土矿物左右两侧的化合物可能完全不同,”莱曼说

研究人员还能够确定一些纳米级化合物的来源,确定其中一些化合物是微生物排泄物和腐烂的叶子

研究人员还认识到纳米级可能存在多种类型化合物的模式

“现在我们可以开始定位某些化合物,”莱曼说

“我们发现黑色碳是毛孔中不同的颗粒,而我们发现微生物产品涂抹在矿物表面

”该方法现在允许研究人员打破土壤,分离化合物,对单个化合物进行实验,更好地理解相互作用,Lehmann说

该研究由国家科学基金会资助

- 图1:土壤微团聚体中碳分布图的纳米级图像

图2:布鲁克海文国家实验室国家同步加速器光源的Johannes Lehmann

- 网上:康奈尔大学自然地球科学