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土壤有机质(SOM)是土壤的关键组成部分，在维系土壤肥力、植物多样性、食物供应和减缓全球气候变化方面具有重要作用。土壤微生物作为物质循环的重要驱动者，微生物死亡后的残体目前被认为对SOM的形成有重要贡献。因此，研究土壤中微生物残体的周转和稳定过程有助于深入认识和理解SOM的形成、周转过程的土壤学机制。微生物残体在土壤中的周转和稳定过程受许多因素的影响，总体上可以分为生物因子（微生物残体来源、残体碳、氮含量和黑色素含量等）和非生物因子（土壤温度、水分和土壤矿物组成等）两大类。但目前关于这些因素如何影响微生物残体的周转和稳定过程仍有许多不清楚的地方，亟需进一步的研究。本研究通过结合室内培养实验和野外原位实验，运用13C和15N稳定同位素技术和人造土壤技术，主要探讨以下三个科学问题:(1)微生物残体来源对温带森林土壤微生物残体碳、氮周转和稳定的影响;(2)增温对温带森林土壤微生物残体氮周转和稳定的影响;(3)土壤矿物组成和粘粒含量对温带森林土壤微生物残体碳、氮周转和稳定的影响。针对以上科学问题，本研究主要取得以下研究结果:
(1)在室内培养条件下，研究15N标记的细菌和真菌残体氮在不同温度下的周转情况，结果发现:尽管细菌和真菌残体的化学成分不同，但其残体氮的矿化速率没有明显差异。增温条件下，微生物的生长和残体形成速率高于残体的分解速率，使得土壤中微生物残体氮的产生积累。大部分残体15N保存在矿物有机物复合体中，表明矿物保护是微生物残体氮土壤中保持稳定的重要因素。这项研究揭示了增温条件下微生物残体氮在土壤中的周转和稳定过程，为更准确地预测未来全球变化情景下SOM的响应提供数据支持及理论基础。
(2)在室内培养条件下，研究13C和15N标记的细菌和真菌残体碳、氮在不同粘土矿物和不同金属氧化物组成的人造土壤中的周转和稳定情况，结果发现:微生物残体来源对微生物残体碳周转有显著影响，细菌残体的最终累积CO2-13C释放量比真菌残体高33.89％，但微生物残体来源对微生物残体氮矿化没有明显影响。粘土矿物类型对微生物残体碳、氮周转有显著影响，粘土矿物为2∶1型的伊利石和蒙脱石处理的碳、氮周转速率要显著低于粘土矿物为1∶1型的高岭石处理。与未添加金属氧化物处理相比，添加金属氧化物加速了微生物残体碳周转，但对微生物残体氮周转的影响不一致，金属氧化物添加类型对微生物残体碳、氮周转没有影响。微生物残体碳的最终矿化量要高于残体氮的最终矿化量。这项研究揭示了土壤矿物组成和微生物残体来源对微生物残体碳、氮周转影响，为更准确地理解微生物残体在土壤中的稳定机制，确定微生物残体对SOM的贡献提供理论依据。
(3)在野外原位条件下，研究13C和15N标记的细菌残体碳、氮在不同粘粒含量的人造土壤中的周转和稳定情况，结果发现:随着粘粒含量增加细菌残体碳、氮周转速率下降，实验结束时20％、40％和60％粘粒含量处理的人造土壤中剩余13C回收率分别为11.80％、12.10％和30.26％，15N回收率分别为22.72％、24.85％和41.90％。与粘土矿物组成对不同来源微生物残体碳、氮周转影响的结果一致，细菌残体碳的最终矿化量要高于细菌残体氮的最终矿化量。相对较高的粘粒含量既可以为细菌残体提供更多的结合位点，对矿物结合的微生物形成保护，减缓细菌残体的分解速率，同时也可以为微生物生长提供更多着生位点，使微生物量增加，从而促进了微生物残体的分解。因此在评价粘粒含量对微生物残体稳定影响时需要同时考虑这两方面的影响。研究结果表明不同粘粒含量土壤中细菌残体碳、氮周转和稳定过程存在明显差异，这一结果可以帮助更好的理解土壤粘粒含量对微生物残体稳定中的影响。
综上所述，温带森林土壤微生物残体碳、氮的周转与稳定不仅受生物因子如微生物残体来源的影响，同时也受非生物因子如温度、土壤矿物组成和粘粒含量的影响。这些研究结果为更准确地理解微生物残体在土壤中的周转和稳定机制提供理论依据，为生物地球化学循环模型更准确的评估SOM中微生物来源有机质的贡献及全球变化情景下的微生物源有机质的变化情况提供数据基础。
(1)在室内培养条件下，研究15N标记的细菌和真菌残体氮在不同温度下的周转情况，结果发现:尽管细菌和真菌残体的化学成分不同，但其残体氮的矿化速率没有明显差异。增温条件下，微生物的生长和残体形成速率高于残体的分解速率，使得土壤中微生物残体氮的产生积累。大部分残体15N保存在矿物有机物复合体中，表明矿物保护是微生物残体氮土壤中保持稳定的重要因素。这项研究揭示了增温条件下微生物残体氮在土壤中的周转和稳定过程，为更准确地预测未来全球变化情景下SOM的响应提供数据支持及理论基础。
(2)在室内培养条件下，研究13C和15N标记的细菌和真菌残体碳、氮在不同粘土矿物和不同金属氧化物组成的人造土壤中的周转和稳定情况，结果发现:微生物残体来源对微生物残体碳周转有显著影响，细菌残体的最终累积CO2-13C释放量比真菌残体高33.89％，但微生物残体来源对微生物残体氮矿化没有明显影响。粘土矿物类型对微生物残体碳、氮周转有显著影响，粘土矿物为2∶1型的伊利石和蒙脱石处理的碳、氮周转速率要显著低于粘土矿物为1∶1型的高岭石处理。与未添加金属氧化物处理相比，添加金属氧化物加速了微生物残体碳周转，但对微生物残体氮周转的影响不一致，金属氧化物添加类型对微生物残体碳、氮周转没有影响。微生物残体碳的最终矿化量要高于残体氮的最终矿化量。这项研究揭示了土壤矿物组成和微生物残体来源对微生物残体碳、氮周转影响，为更准确地理解微生物残体在土壤中的稳定机制，确定微生物残体对SOM的贡献提供理论依据。
(3)在野外原位条件下，研究13C和15N标记的细菌残体碳、氮在不同粘粒含量的人造土壤中的周转和稳定情况，结果发现:随着粘粒含量增加细菌残体碳、氮周转速率下降，实验结束时20％、40％和60％粘粒含量处理的人造土壤中剩余13C回收率分别为11.80％、12.10％和30.26％，15N回收率分别为22.72％、24.85％和41.90％。与粘土矿物组成对不同来源微生物残体碳、氮周转影响的结果一致，细菌残体碳的最终矿化量要高于细菌残体氮的最终矿化量。相对较高的粘粒含量既可以为细菌残体提供更多的结合位点，对矿物结合的微生物形成保护，减缓细菌残体的分解速率，同时也可以为微生物生长提供更多着生位点，使微生物量增加，从而促进了微生物残体的分解。因此在评价粘粒含量对微生物残体稳定影响时需要同时考虑这两方面的影响。研究结果表明不同粘粒含量土壤中细菌残体碳、氮周转和稳定过程存在明显差异，这一结果可以帮助更好的理解土壤粘粒含量对微生物残体稳定中的影响。
综上所述，温带森林土壤微生物残体碳、氮的周转与稳定不仅受生物因子如微生物残体来源的影响，同时也受非生物因子如温度、土壤矿物组成和粘粒含量的影响。这些研究结果为更准确地理解微生物残体在土壤中的周转和稳定机制提供理论依据，为生物地球化学循环模型更准确的评估SOM中微生物来源有机质的贡献及全球变化情景下的微生物源有机质的变化情况提供数据基础。