腐殖化被认为是碳循环中仅次于光合作用的第二大步骤（Yang等人，2021年）。植物、动物和微生物残渣等有机物质与土壤之间的相互作用引发了一系列物理和化学反应，最终形成了一组稳定的物质——腐殖质（HS）（Shan等人，2010年）。土壤腐殖质中的碳成分占土壤有机碳（SOC）的60-80%（Lal，2004年），在稳定SOC库和维持土壤生态系统服务方面发挥着核心作用（Mi等人，2019年；Wang等人，2024b年）。然而，世界上大多数土壤缺乏腐殖质（Dargie等人，2017年），因为天然腐殖酸（HA）的形成是通过生物量的缓慢微生物代谢实现的，即使在最佳和最活跃的化学过程中也需要超过15,000年（Wardle等人，2008年）。在过去100年里，总碳和腐殖质的含量与原始水平相比显著下降（Sun等人，2024年）。因此，快速增加土壤腐殖质含量对改善全球土壤质量具有重要意义。
研究表明，施用秸秆和生物炭（由秸秆制成）可以改善土壤的物理和化学性质，如养分、孔隙度、通气性和pH值（Ai等人，2025年；Dong等人，2024年；Liang等人，2023年；Tao等人，2024年），从而刺激微生物活动，促进SOC库的积累和土壤腐殖化的形成（Jin等人，2022年；Wang等人，2025年）。将秸秆返回土壤可以增加脂肪族、烷基和疏水性碳的含量，促进更稳定的HA的形成（Ndzelu等人，2021年；Tamura等人，2017年）。它还可以增加来自木质素部分的HA结构中的甲氧基碳，促进土壤团聚和碳稳定性（Gao等人，2023年）。生物炭可以将土壤溶解有机质（DOM）转化为更具芳香性的成分，增加土壤中的芳香物质（Huang等人，2023年；Sun等人，2025年；Yuan等人，2025a年），这有利于腐殖质碳的形成（Zhang等人，2022年）。同时，生物炭可以增加HA和富里酸（FA）的含量，并提高HA的缩合度和芳香性（Zhao等人，2018年）。因此，生物炭被认为是化学性质稳定的土壤碳库的潜在来源（Jeewani等人，2025年）。此外，生物炭可能促进易分解碳化合物的分解（Hamer等人，2004年），这些化合物可以被特定微生物转化为土壤HA。
受天然腐殖质形成过程的启发，我们的团队开发了一种水热腐殖化技术（HTH），利用农业废弃物生成一种新型的人工碳基材料——人工腐殖酸（A-HA）（Yang等人，2019a）。研究表明，A-HA在改善物理化学性质、加速碳封存和提高土壤肥力方面起着关键作用。A-HA可以有效增加土壤中的总碳、总氮和阳离子交换能力（Yang等人，2023a）。A-HA通过改变真菌群落的结构，促进了大颗粒团聚体的形成（Ai等人，2023年）。A-HA已经显示出溶解难溶性磷化合物的能力（Yang等人，2019b）。A-HA还可以帮助微生物促进碳酸钙的沉淀，协同增强镉的固定和土壤肥力（Li等人，2024年）。尽管越来越多的人认识到A-HA作为潜在的土壤改良剂的潜力，但早期的研究更多关注常见的土壤肥力指标、单一土壤类型以及微生物群落的简单检测。A-HA对土壤腐殖化过程、细菌群落的调节以及代谢途径（特别是在两种不同种植类型的土壤中）的影响仍不甚清楚。
因此，通过为期180天的长期实验研究了A-HA对大豆土壤和稻田土壤腐殖化过程的影响。使用三维激发-发射矩阵（3D-EEM）表征了土壤中DOM的变化。通过16S rRNA高通量测序评估了细菌群落结构的差异。通过功能预测分析了不同的代谢途径。总之，本研究旨在揭示A-HA促进HS合成的潜在机制。我们的发现将有助于更好地理解腐殖化产物在土壤碳封存和可持续农业发展中的作用。
