Organiskt material i jorden är avgörande för att upprätthålla jordens bördighet, absorption av föroreningar och begränsning av globala klimatförändringar. Under de senaste decennierna, den långsiktiga skyddsmekanismen för organiskt material i jord och sediment har studerats omfattande.

Att avslöja det inneboende förhållandet och naturen mellan mikroorganismer, organiskt material och mineraler i markens mikromiljö kan vara nyckeln till att förstå den biogeokemiska cykeln för markens organiska material.

Jordaggregat är grundskelettet i jord, och deras yta anses vara den heta platsen för interaktion mellan mikrobiell-organiskt material och mineral.

Prof. Wu Jinshui från Institute of Subtropical Agriculture (ISA) vid den kinesiska vetenskapsakademin och Prof. Liu Bifeng från Huazhong University of Science and Technology tillämpade soilchip-teknologi som övervinner markens mikroheterogenitet i en viss skala. Det uppnådde dynamisk kontinuerlig övervakning av jord-vatten mikrogränssnittsprocesser för första gången.

Utifrån detta, de studerade vidare systematiskt omvandlingen av organiskt material i det typiska mollisol-jord-vatten-mikrogränssnittet och den dynamiska kopplingsprocessen i lösningens mikromiljö.

Kombinera röntgenfotoelektronspektroskopi och jonförstoftning på jordmikroarrayer inkuberade med en fördefinierad lösning (SoilChips), de gav det första direkta beviset för att en organisk film i nanoskala med en distinkt sammansättning och tjocklek gradvis bildades vid gränsytan mellan jord och vatten (SWI) inom 21 dagar efter odling.

Även om de organiska beläggningarna på mikrogränsytan jord-vatten snabbt nådde jämvikt inom fyra dagar, bildandet av tjockare mineral-organisk association (MOA, 20-130 nm) och mikrobiell biomassa (> 130 nm) fortsatte, delvis på bekostnad av den tunna MOA ( <20 nm).

I överensstämmelse med den förtjockande organiska filmen, biotillgängligheten av näringsämnen (löst organiskt kol och ammonium) minskade gradvis under 21 dagar, som hämmade de mikrobiella aktiviteterna.

Förtjockning SWIs fungerade som en biogeokemisk port för att reglera biotillgängligheten av specifika organiska föreningar och bestämma deras bevarande eller mikrobiella mineralisering.

Ytterligare, förtjockning av SWI i z-axelns riktning gav direkt strukturell insikt för att öka kolbindningen i jord och sediment.

Forskningen publicerades i Miljövetenskap:Nano .