土壤溶解有机碳的研究进展-复合材料学报.DOCVIP

土壤溶解有机碳的研究进展 李淑芬1，俞元春2，何 晟2 1：金陵科技学院幕府校区园艺系，江苏 南京 210038；2：南京林业大学森林资源与环境学院，江苏 南京 210037 摘要：系统地综述了DOC的来源、组成、性质、影响因素、环境效应及测定方法等。尽管关于土壤DOC的研究目前还不完善，至今对DOC的组成、性质等问题都不是很清楚，但现有的研究已经表明，DOC是土壤圈中一种非常活跃的化学物质，它对土壤中化学物质的溶解、吸附、解吸、迁移和毒性等行为均有显著的影响。 关键词：溶解有机碳（DOC）；环境效应 中图分类号：X14 文献标识码：A 文章编号：1008-181X（2002）04-0422-08土壤溶解有机碳只占森林土壤有机质的很少一部分，但它与土壤有机质的其它组分之间可以在一定的条件下相互转化，始终处于动态平衡之中。就土壤DOC的作用而言，一方面，它与土壤微生物生物量一样是土壤活性有机质，容易被土壤微生物分解，在提供森林土壤养分方面起着重要的作用；另一方面，它在水中可溶，对森林土壤生态系统中元素的生物地球化学循环及铝、重金属等元素的毒性和迁移有深刻的影响。同时森林土壤DOC的淋失是土壤有机碳损失的重要途径，它作为一项环境指标，对研究碳循环与环境有重要意义。Blair等[1]认为，对于农林可持续发展系统来说，土壤碳库容量是很重要的因子，其变化主要发生在溶解易氧化碳库存量。Biederbeck等[2]人通过动力学研究指出，土壤有机质的短暂波动主要发生在易氧化易分解部分，并选择易氧化碳、可矿化碳及微生物量碳作为土壤溶解性有机碳的指示因子。Ross等[3]研究指出，活性溶解Al和总Al密切相关，除了有机质积累层O层外，两种形态的Al与土壤中DOC含量正相关，因而DOC可能控制着酸性土壤中铝的移动。土壤溶解有机碳（DOC）已逐步成为陆地生态系统中的一个研究热点。 1 土壤溶解有机碳的基本概念及相关术语 土壤溶解有机碳（dissolved organic carbon，简称DOC），是指在一定的时空条件下，受植物和微生物影响强烈、具有一定溶解性、在土壤中移动比较快、不稳定、易氧化、易分解、易矿化，其形态、空间位置对植物、微生物来说活性比较高的那一部分土壤碳素。其不是一种单纯的化合物，而是土壤有机碳的组成部分之一[4]。 国内外相关研究中描述这一部分碳素的术语很多，如有效碳（available carbon）WSOC）、易氧化碳（labile carbon）、可矿化碳（miner liable carbon）、活性有机碳（active carbon）、微生物量碳（microbial carbon）[4]。Whitbread等[5]认为活性有机质包括了众多游离度较高的有机质，如植物残茬，根类物质，真菌菌丝，微生物量及其渗出物如多糖等。Johns[6]认为活性有机质是能够被微生物利用作为能源和碳源的土壤有机质。Blair等[1]指出活性有机质是土壤中易氧化分解的有机质。林滨等[7]认为土壤中水溶性有机碳指的是土壤样品在室温及天然pH条件下能溶于水相的有机组分。也有人认为水溶性有机碳是用水提取的能通过0.45 μm微孔滤膜的土壤有机物质的总称[8]。陶澍等[9]认为土壤中能直接进入水相的有机碳仅仅是土壤总有机碳的一小部分，即以小分子量富里酸为主要成分的水溶性有机物。 2 土壤DOC的来源及含量 土壤中DOC的来源一般可以分为两种：一种是土壤自身含有的；另一种是外部进入土壤的，例如枯枝落叶、植物残体经淋溶而带入土壤的DOC，或者通过施用有机肥（城市污泥、家畜粪尿、人粪尿、秸秆堆肥、有机废弃物）等农事的活动进入土壤的DOC。生物废弃物，如家禽和动物的粪尿以及污水污泥等增加了DOC的总量，它既可以充当DOC的来源，也可以增强土壤有机质的溶解[10]。Kalbitz等[11]人认为，土壤中DOC主要来源于近期的植物枯枝落叶和土壤有机质中的腐殖质，可提取的铁、铝、有机碳、粘土矿物等也在某种程度上控制着DOC的含量。Mcdowell和Likens [12][13]报道，在落叶林生态系统中，DOC的含量增加主要是源于上层的森林覆被层。 表1 土壤和沉积物等样品中DOC含量及其占总有机碳的比例[7] 来源 DOC /(mg(g-1) 占腐殖质比例 /% 占有机碳比例 /% 草甸沼泽土 暗棕壤A层 暗棕壤AB层 河流沉积物 土壤淋滤液 2.86 0.57 2.24 0.25 8.10 3.8 1.3 2.0 1.6 － 1.3 0.3 1.0 0.7 －- 不同来源的DOC，含量不同。在天然水中，DOC的浓度范围一般是0~50 mg/L。在湿地土壤溶液中，一般为25~50 mg/L，与森林土壤剖面淋滤水中的DOC含量相