Water-extractable organic matter (WEOM) in soil is the critical substrate that fuels microbial-driven biogeochemical cycles. However, questions remain regarding whether and how expanding impervious surface area under global urbanization may alter soil WEOM cycling. Based on absorbance and fluorescence spectroscopy and Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry (FT-ICR MS), we compared the content and chemical signatures of soil WEOM under impervious surfaces with those in adjoining open areas and evaluated the impacts of types (complete sealing by concrete and partial sealing by house structures) and durations (1.5, 27, and 114 years) of impervious surface coverage. The content of soil WEOM and its chromophoric and fluorescent fractions were not significantly changed (less than 20%) after 1.5 years of coverage by concrete and house structures. However, these parameters decreased by more than 30% with 27 and 114 years of coverage by the residential home structures. The microbial-humic-like and protein-like fluorescent WEOM persisted preferentially over the terrestrial-humic-like and nonfluorescent WEOM. FT-ICR MS results suggest various degrees of depletion of biochemical groups in WEOM. While the water-extractable lipid-like compounds increased with 1.5 years of coverage, all studied biochemical groups were depleted with long-term coverage, which might reduce the microbial processing of suberin-derived compounds. This study highlights the remarkable impacts of soil sealing on reducing substrate availability for microbial carbon processing in urban environments.

中文翻译：

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不透水表面长期覆盖土壤可提取的有机物质的消耗

土壤中的水可提取有机物 (WEOM) 是促进微生物驱动的生物地球化学循环的关键基质。然而，关于在全球城市化过程中扩大不透水表面积是否以及如何改变土壤 WEOM 循环的问题仍然存在。基于吸光度和荧光光谱以及傅里叶变换离子回旋共振质谱 (FT-ICR MS)，我们比较了不透水表面下土壤 WEOM 的含量和化学特征与相邻开放区域中的土壤 WEOM 的含量和化学特征，并评估了类型的影响（完全密封由混凝土和房屋结构的部分密封）和不透水表面覆盖的持续时间（1.5、27 和 114 年）。1 后土壤WEOM及其发色和荧光组分的含量没有显着变化（小于20％）。5 年的混凝土和房屋结构覆盖。然而，在住宅结构覆盖 27 年和 114 年的情况下，这些参数下降了 30% 以上。微生物类腐殖质和类蛋白质荧光 WEOM 优先于陆地腐殖质类和非荧光 WEOM。FT-ICR MS 结果表明 WEOM 中生化基团存在不同程度的消耗。虽然可水提取的类脂化合物随着 1.5 年的覆盖而增加，但所有研究的生化组都因长期覆盖而耗尽，这可能会减少木栓质衍生化合物的微生物加工。这项研究强调了土壤封闭对降低城市环境中微生物碳处理的底物可用性的显着影响。在住宅结构覆盖 27 年和 114 年的情况下，这些参数下降了 30% 以上。微生物类腐殖质和类蛋白质荧光 WEOM 优先于陆地腐殖质类和非荧光 WEOM。FT-ICR MS 结果表明 WEOM 中生化基团存在不同程度的消耗。虽然可水提取的类脂化合物随着 1.5 年的覆盖而增加，但所有研究的生化组都因长期覆盖而耗尽，这可能会减少木栓质衍生化合物的微生物加工。这项研究强调了土壤封闭对降低城市环境中微生物碳处理的底物可用性的显着影响。在住宅结构覆盖 27 年和 114 年的情况下，这些参数下降了 30% 以上。微生物类腐殖质和类蛋白质荧光 WEOM 优先于陆地腐殖质类和非荧光 WEOM。FT-ICR MS 结果表明 WEOM 中生化基团存在不同程度的消耗。虽然可水提取的类脂化合物随着 1.5 年的覆盖而增加，但所有研究的生化组都因长期覆盖而耗尽，这可能会减少木栓质衍生化合物的微生物加工。这项研究强调了土壤封闭对降低城市环境中微生物碳处理的底物可用性的显着影响。微生物类腐殖质和类蛋白质荧光 WEOM 优先于陆地腐殖质类和非荧光 WEOM。FT-ICR MS 结果表明 WEOM 中生化基团存在不同程度的消耗。虽然可水提取的类脂化合物随着 1.5 年的覆盖而增加，但所有研究的生化组都因长期覆盖而耗尽，这可能会减少木栓质衍生化合物的微生物加工。这项研究强调了土壤封闭对降低城市环境中微生物碳处理的底物可用性的显着影响。微生物类腐殖质和类蛋白质荧光 WEOM 优先于陆地腐殖质类和非荧光 WEOM。FT-ICR MS 结果表明 WEOM 中生化基团存在不同程度的消耗。虽然可水提取的类脂化合物随着 1.5 年的覆盖而增加，但所有研究的生化组都因长期覆盖而耗尽，这可能会减少木栓质衍生化合物的微生物加工。这项研究强调了土壤封闭对降低城市环境中微生物碳处理的底物可用性的显着影响。所有研究的生化组都因长期覆盖而耗尽，这可能会减少木栓质衍生化合物的微生物加工。这项研究强调了土壤封闭对降低城市环境中微生物碳处理的底物可用性的显着影响。所有研究的生化组都因长期覆盖而耗尽，这可能会减少木栓质衍生化合物的微生物加工。这项研究强调了土壤封闭对降低城市环境中微生物碳处理的底物可用性的显着影响。