Macroscopic models of soil organic matter (SOM) turnover have faced difficulties in reproducing SOM dynamics or in predicting the spatial distribution of carbon stocks. These models are based on a largely inadequate linear response of soil microorganisms to bulk concentrations of nutrients and it is clear that a new approach to SOM modelling is required. Introducing explicit microbial activity and organic matter (OM) reactivity in macroscopic models represents a challenge because of the fine spatial scales at which the processes occur. To get a better grasp on interactions that take place at the microscale, a new generation of SOM models have been developed at the spatial scale of the soil microenvironments where microorganisms evolve. These models are well adapted to challenge traditional hypotheses about the influence of soil architecture on soil microbial activity. Soil architecture provides the stage for a dynamic spatial accessibility of resources to microbes and the emergence of interactions between the actors in SOM decomposition. In this context, we review microscale models of microbial activity that have been designed for soils and soil analogues. To understand how these models account for spatial accessibility, we look in detail at how soil microenvironments are described in the different approaches and how microbial colonies are spatialized in these microenvironments. We present the advantages and disadvantages of the developed strategies and we discuss their limits.

中文翻译：

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在微尺度模型中考虑土壤结构和微生物动力学：土壤科学的当前实践和前进的道路

土壤有机质 (SOM) 周转的宏观模型在重现 SOM 动态或预测碳储量的空间分布方面面临困难。这些模型基于土壤微生物对大量养分浓度的线性响应在很大程度上不充分，显然需要一种新的 SOM 建模方法。在宏观模型中引入显式微生物活性和有机物 (OM) 反应性是一项挑战，因为这些过程发生的空间尺度非常精细。为了更好地掌握在微观尺度上发生的相互作用，已经在微生物进化的土壤微环境的空间尺度上开发了新一代的 SOM 模型。这些模型非常适合挑战关于土壤结构对土壤微生物活动影响的传统假设。土壤结构为微生物资源的动态空间可及性和 SOM 分解中参与者之间相互作用的出现提供了舞台。在这种情况下，我们回顾了为土壤和土壤类似物设计的微生物活动的微观模型。为了了解这些模型如何解释空间可及性，我们详细研究了不同方法中如何描述土壤微环境以及微生物菌落如何在这些微环境中空间化。我们介绍了已开发策略的优点和缺点，并讨论了它们的局限性。土壤结构为微生物资源的动态空间可及性和 SOM 分解中参与者之间相互作用的出现提供了舞台。在这种情况下，我们回顾了为土壤和土壤类似物设计的微生物活动的微观模型。为了了解这些模型如何解释空间可及性，我们详细研究了不同方法中如何描述土壤微环境以及微生物菌落如何在这些微环境中空间化。我们介绍了已开发策略的优点和缺点，并讨论了它们的局限性。土壤结构为微生物资源的动态空间可及性和 SOM 分解中参与者之间相互作用的出现提供了舞台。在这种情况下，我们回顾了为土壤和土壤类似物设计的微生物活动的微观模型。为了了解这些模型如何解释空间可及性，我们详细研究了不同方法中如何描述土壤微环境以及微生物菌落如何在这些微环境中空间化。我们介绍了已开发策略的优点和缺点，并讨论了它们的局限性。为了了解这些模型如何解释空间可及性，我们详细研究了不同方法中如何描述土壤微环境以及微生物菌落如何在这些微环境中空间化。我们介绍了已开发策略的优点和缺点，并讨论了它们的局限性。为了了解这些模型如何解释空间可及性，我们详细研究了不同方法中如何描述土壤微环境以及微生物菌落如何在这些微环境中空间化。我们介绍了已开发策略的优点和缺点，并讨论了它们的局限性。