土壤有机碳分子结构

文章编号:1005-2690(2019)08-0134-01中图分类号:S153.62文献标志码:A土壤有机碳储量的影响因素研究杨慧敏（吉林师范大学旅游与地理科学学院，吉林四平136000）摘要:通过对土壤有机碳储量及影响因素进行研究，以期找到维持和提高土壤有机碳库的有效措施，为我国土壤资源的可持续开发利用提供参考，最终达到土壤固碳和农业增产的目的。

关键词:土壤；有机碳；储量；影响因素1土壤有机碳储量土壤有机碳（Soil Organic Carbon，SOC）作为土壤有机质的一种化学量度，在提高土壤肥力、改善土壤结构、促进植物生长等方面发挥着重要作用。

SOC在全球碳总量(2344Pg)中占有巨大比重。

据估算，土壤有机碳库储量为1550Pg，大于植被和大气碳的总和[1]。

其中，农田生态系统的碳储量占陆地土壤碳储量的8%～10%（120～150Pg）[2]，但是全球农业土壤的固碳潜力仅为20Pg。

以往研究有机碳时，注重其对农业生产的作用，而如今的研究更注重其对于生态环境的意义[3]。

2影响因素2.1自然因素2.1.1环境因素土壤有机碳是指土壤有机质（SOM）中的碳含量，是陆地生态系统碳氮循环的重要组成部分。

有机碳释放和降解的速率主要取决于SOC本身的分子结构、化学性质和地表枯落物与死亡根系的数量与质量，其中土壤有机碳分子结构又是影响有机碳质量和功能的重要内在因素。

研究发现，一些结构比较稳定的有机碳(如木质素)在土壤中分解转化的速率竟然比其他有机碳短[4-6]，而一些性质比较活跃的有机碳（如糖类)却可以稳定在土壤中长达10年之久[7]。

这也许是因为不同种类细菌代谢方式不同，所以分解的机制也有一定区别[8]。

SOC虽然是由微小的化学分子组成的，但是其持久性却不是由分子性质所决定的，而是取决于生态系统的属性，如生物群的空间异质性、环境条件等。

所以，分子结构的抗性并非完全地控制有机碳在土壤中的长期持久性[9]。

《应用与环境生物学报》Chin J Appl Environ Biol Doi: 10.19675/ki.1006-687x.2020.11047滨海不同生境湿地土壤有机碳官能团特征及其影响因子李召阳刘晟刘嘉元李德生刘福德**天津理工大学环境科学与安全工程学院天津300384摘要近年来，围填海等滨海湿地的开发和利用活动较为频繁，造成滨海湿地土壤有机碳储量和分布格局不断发生变化，这对正确评估滨海湿地应对人为干扰的能力及制定合理的可持续发展对策是一种挑战。

以天津、东营和昌邑滨海地区的潮上带和潮间带湿地为研究对象，采用傅里叶红外光谱法研究不同生境滨海湿地土壤有机碳官能团的组成与数量特征，并结合理化性质的变化揭示土壤有机碳官能团的影响因子。

结果显示，东营、天津和昌邑湿地土壤有机碳官能团类型大致相同，其中糖类、脂肪类、氨基酸和酚类占比较大，芳香烃、苯类和酮类占比较小。

虽然不同地点滨海湿地的土壤有机碳官能团结构大致相同，但东营与天津湿地土壤各吸收峰强度显著大于昌邑湿地（P < 0.05）。

主成分分析结果表明前2轴累计解释了79.6%的土壤有机碳官能团的变化，表明上述官能团能够反映滨海湿地土壤有机碳的分布特征。

研究同时发现东营和昌邑滨海潮间带与潮上带湿地的土壤样品区分度较高，潮上带湿地土壤中属于疏水基团的烯烃类、酮类、苯系物和芳香化合物的吸收峰强度与相对峰面积显著大于潮间带，但天津采样点距离河口较近，淡咸水的交替作用使潮间带与潮上带区分并不明显。

蒙特卡洛检验结果表明土壤总磷（P = 0.002）、有机碳（P = 0.002）、总碳（P = 0.002）、总氮（P = 0.004）、pH（P = 0.006）和盐度（P= 0.03）对土壤有机碳官能团的数量分布均有显著影响，但土壤总磷含量的解释量最高，达到了39.7%。

综上，滨海湿地土壤有机碳官能团结构不随地点和生境发生变化，但其数量特征受植被生长和土壤理化性质影响显著，各理化性质中土壤总磷含量是影响滨海湿地土壤有机碳官能团数量分布最大的驱动因子，该发现对于氮磷输入比例日益增加的河口海岸湿地及近海水域富营养化的修复与治理尤为重要。

科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald83DOI：10.16660/ki.1674-098X.2018.29.083土壤溶解性有机碳组分连续分级测定方法①臧榕 赵海超*黄智鸿 赵海香 乔赵崇(河北北方学院 河北张家口 075000)摘 要：有机碳是土壤中的重要组分，有机碳组分是影响土壤有机碳活性及生态效应的主要内因。

为更好的揭示有机碳组分对生态环境演变的响应规律，系统的分级土壤有机碳是研究的重点。

该研究为获得土壤有机碳多级浸提方法，在前人研究的基础上选择四种浸提剂，确定浸提时间，并对冀北坝上土壤进行测定。

结果表明，浸提方法为：（1）水溶性有机碳，按照土水质量比1:2加入去离子水，振荡浸提12h，获得低分子量活性有机碳，占总有机碳的1.13%～3.35%；（2）热水解有机碳，残渣加入去离子水，在100℃下水浴2h，获得土壤团聚体表面吸附的有机碳等，占总有机碳2.75%～7.14%；（3）酸解有机碳，残渣加入1mol ·L -1的盐酸，浸提2h，获得富里酸等大分子有机碳，占总有机碳2.11%～7.15%；（4）碱解有机碳，残渣加入0.2mol ·L -1的NaOH，浸提6h，获得胡敏酸等稳定态腐殖质，占总有机碳8.17%～51.07%。

浸提方法能较好反映不同溶解性有机碳组分对土地利用方式的响应。

关键词：土壤 有机碳 溶解性有机碳 连续分级方法中图分类号：S153.6 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2018)10(b)-0083-05A bstract: Organic carbon is an important component in soil, and organic carbon components were the main internal factor affecting soil organic carbon activity and ecological effects. The research of the systematic classif ication of soil organic carbon can be to reveal the response laws of organic carbon components to the evolution of ecological environment. This study had obtained a multi-stage extraction method of soil organic carbon, selected four kinds of extractants based on previous studies to determine the extraction time and determined the soil organic carbon in the Weibei Dam. The results showed that the four extraction methods were followed. (1) To extract water-soluble organic carbon. The deionized water was added to soil according to the mass ratio of soil to water 1:2, and oscillated for 12 h to obtain low molecular weight active organic carbon. It accounted for 1.13%-3.35% of total organic carbon. (2) To obtain thermal hydrolysis of organic carbon. The residue was added to deionized water and heated for 2 h by water bath at 100 °C, and obtained the organic carbon adsorbed on the surface of the soil aggregate. The thermal hydrolysis of organic carbon accounted for 2.75% to 7.14% of the total organic carbon. (3) Fulvic acid and other macromolecular organic carbon (2.11-7.15%) were obtained by acidolysis of organic carbon and adding 1 mol L-1 hydrochloric acid to the residue for 2 h. (4) To obtain alkaliolytic organic carbon. The residue was added with 0.2molL-1 NaOH, and extracted for 6h to obtain stable humus such as humic acid, which accounted for 8.17~51.07% of total organic carbon. The extraction method could better ref lected the response of different dissolved organic carbon components to land use method.Key Words: Soil; Organic carbon; Dissolved organic carbon; Continuous grading method①基金项目：河北北方学院国家级大学生创新创业项目(项目编号：2017003); 河北北方学院卓越农林项目;河北北方学 院博士基金(项目编号：12995543);河北省科技攻关项目（项目编号：13226402D ）;河北省科技支撑重点项目 （项目编号：13226402D ）;张家口科技支撑项目（项目编号：1611050C ）。

土壤活性有机碳的研究进展郑红【摘要】土壤活性有机碳（Soil active organic carbon）是陆地生态系统的重要组成成分,在陆地碳循环研究中具有非常重要作用。

土壤活性有机碳的组分为：微生物有机碳、溶解性有机碳、矿化有机碳、易氧化有机碳和轻组有机碳等。

主要综述了代表很大比例土壤有机碳库的土壤活性有机碳的表征、分组及影响土壤活性有机碳周转的主要因素,如水分、湿度、温度、季节和土地利用方式等。

%Soil active organic carbon,as a main component of terrestrial ecosystem,plays a very important role in terrestrial soil carbon cycle.The active organic carbon in soil involved microbial biomass carbon,dissolved organiccarbon,mineralizable carbon,oxidizable carbon,and light fraction.This paper summarized characteristics and significance of Soil active organic carbon,which represented a high proportion of soil organic carbon pool,primary factors of the influencing Soil active organic carbon turnover,Based on this,season,humidity,land use,etc.【期刊名称】《中国林副特产》【年(卷),期】2011(000)006【总页数】5页(P90-94)【关键词】活性有机碳;分组;表征;影响因素【作者】郑红【作者单位】东北林业大学,哈尔滨150040【正文语种】中文【中图分类】S153.62陆地生态系统碳循环占全球碳收支的主导地位。

可持续⼟壤发展：谈⼟壤碳固定的重要性⼟壤碳固定研究是近10 年⼟壤学研究的重要前沿，⽽可持续管理的⼟壤固碳是当前应对⽓候变化和全球⼟壤退化的重⼤需求。

现代⼟壤学已经能从团聚体尺度深⼊研究⼟壤固碳与⽣物活性的⼟壤机制，这将全⾯地揭⽰⼟壤固碳对于⽣态系统过程、功能及服务的影响特质，进⽽为可持续⼟壤固碳和农⽥有机质提升，为固碳减排与农⽥⽣产⼒提升及⼟壤环境服务改善协同发展提供科学依据和管理的政策依据。

⼟壤有机质是⼟壤的最关键属性，是⼟壤质量的核⼼。

⽽以⼟壤有机质形式存在的(有机)碳是岩⽯风化形成⼟壤的关键物质，在⼟壤结构形成与保持、⼟壤养分循环及⼟壤⽣物多样性养育中发挥着核⼼作⽤，是⼈类社会可持续发展的关键⾃然资源，更是可持续农业的关键基础。

因此，⼟壤有机质(碳)研究⼀直是⼟壤学的核⼼领域。

⼟壤有机质既是⼟壤结构的关键物质,⼜是⼟壤⽣物活动的关键能量来源。

⼟壤有机质积累、固定及其与微⽣物利⽤与功能的关系，以及这种关系在⼟壤的微域分布特点和⽣态关系特征，是认识⼟壤功能及⽣态系统服务的重要基础，也是认识⼟壤形成和发育中功能活性演进的基础问题。

因此，认识⼟壤有机质—微⽣物—⼟壤功能活性的关系，成为当前应对全球⽓候变化和提升⼟壤健康和安全的重⼤⼟壤学前沿。

本⽂试图系统地总结相关研究国际动态，梳理⼟壤固碳与⽣态系统功能及服务的研究认识，讨论⼟壤固碳中有机质⽣物活性的演变关系，探讨这种关系所涉及的⼟壤过程特别是团聚体过程，提出今后研究的关键科学问题，希望对未来⼟壤固碳与可持续农业的研究和技术发展以及相关政策制定提供依据。

1 ⼟壤固碳研究应关注⼟壤⽣态系统功能及服务应对⽓候变化必须促进⼟壤固碳。

由于⼈类对⼟壤的不当利⽤导致的⼟壤退化和以全球暖⼲化为主要特征的⽓候变化，⼟壤有机碳损失⽽增加对⼤⽓CO2 温室⽓体释放已经是全球尺度的普遍趋势。

即使在欧洲，⼟壤有机碳损失也成为⼤陆尺度的普遍趋势。

Bellamy 等曾在《⾃然》杂志撰⽂指出，1978—2003 年英格兰和威尔⼠发⽣⼟壤有机碳的普遍和强烈损失。

土壤水溶性有机碳研究概述水溶性有机碳（WSOC）通常是指用水提取的、可通过0.45μm微孔的、大小和结构不同的水溶性有机物质。

WSOC作为土壤中的活性组分，对涵养土壤养分、保持土壤肥力、有效化养分、微生物活性及其他土壤过程都具有重要意义；同时由于WSOC是土壤利用措施的灵敏指标，所以经常会用来反映土壤有机质质量。

相关研究主要集中在WSOC的组成、吸附性、对农药和重金属的迁移及其研究技术等方面，但仍需进一步完善以下方面：（1）虽然已经出现有关利用碳稳定同位素比探究WSOC来源的研究对于WSOC的来源研究相对较少，但对于其来源研究仍然较为缺乏；（2）由于WSOC在土壤中的周转期短，难以测定，有关WSOC的周转特征研究也很少，所以仍需进一步更新完善其研究方法与技术。

标签：土壤有机质；水溶性有机碳；土壤含水率1 引言土壤水溶性有机物（Soil water soluble organic matter，WSOM）包含了所有含碳的有机物是陆地生态系统中一种重要的、极其活跃的化学组分，近些年来备受关注，主要包括水溶性有机碳和有机氮。

其中，土壤中水溶性有机碳（water-soluble organic carbon，WSOC）含量不高但却能为植物和微生物提供生长必需的碳源，通常是指用水提取的、可通过0.45μm微孔的、大小和结构不同的水溶性有机物质。

作为土壤中的活性组分，对涵养土壤养分、保持土壤肥力、有效化养分、微生物活性及其他土壤过程都具有重要意义[1]。

由于WSOC是土壤利用措施的灵敏指标，所以经常会用来反映土壤有机质质量。

相关研究还进一步提出WSOC在土壤总有机碳中的占比可以较好地表征土壤生物活性有机碳库的周转状况[2]。

2 土壤水溶性有机碳2.1 研究现状WSOC由碳水化合物、长链脂肪族化合物和蛋白质组成，但当受到环境因子等的影响时候，它的化学结构组成也会发生变化，如采集一个土壤剖面的不同土层、不同季节的土样，其中的WSOC化学结构组成会有所不同；相比撂荒地土壤，耕作五年后的WSOC化学结构组成仍然相似，但耕作一年WSOC中碳水化合物将为零，同时出现新的烷基碳类有机物。

土壤溶解性有机碳测定方法与应用摘要：溶解性有机碳具有较强的活性，其能在土壤中化学物质的溶解、迁移以及吸附等多个方面的特性产生一定程度的影响。

现阶段所开展的土壤研究过程中，在溶解性有机碳方面相继出现若干术语，对其开展研究所采用的方法也多种多样。

基于此，本文主要对目前土壤溶解性有机碳测定方法以及其在实际当中的应用进行分析和探讨，以期为后续研究提供思路及理论指导。

关键词：溶解性有机碳；测定方法；实际应用引言：土壤有机碳库是地球陆地生态系统中最重要的碳库之一。

土壤在生态系统中扮演着“源”“汇”角色，可精准量化出陆地生态系统的水土保持、水源涵养、固碳释氧、生物多样性保育与可持续发展等功能。

溶解性有机碳（Dissolved organic carbon，DOC）是指能通过孔径为 0.45 μm 滤膜、结构各异的有机分子统一体，主要成分为蛋白质、氨基酸、大分子腐殖质以及碳水化合物。

土壤溶解性有机碳主要由于植物以及微生物产生的影响较大而使其产生了相应的溶解性，其特点主要表现在能够在土壤中快速迁移，但稳定性差，非常容易氧化以及分解。

土壤DOC能够有效调节土壤中阳离子缺失以及微生物的活动，同时在土壤化学、土壤物理学以及土壤微生物学中意义重大。

土壤DOC的淋溶为减少土壤有机碳含量的重要手段，其为具有关键性的环境指标，能够在碳循环以及环境研究的过程中发挥非常重要的作用。

1.活性有机碳与易氧化性碳的测定实际上，活性有机碳不单单为化合物，其为土壤有机碳中所含有的具备较强相似特性，也就是具有较强有效性的有机碳。

多个研究者所说的活性有机碳是不一样的，但是其都能够或多或少表明有机碳所具备的有效性，反应土壤的质量。

当前阶段比较常用的测定活性有机碳的方法为物理法以及化学法。

目前比较通用的说法是，活性有机碳就是土壤当中比较容易发生氧化分解的有机碳，所以在部分研究中也会把活性有机碳看作为易氧化有机碳。

通过化学方法所开展的有机碳测定工作，主要是测定易氧化有机碳，以该指标代表土壤有机碳的含量，所以实际测定的就是易氧化有机碳。

土壤有机碳库与全球变化研究的若干前沿问题———兼开展中国水稻土有机碳固定研究的建议潘根兴,李恋卿,张旭辉(南京农业大学农业资源与生态环境研究所,江苏南京210095)摘要:缓解碳汇饱和的碳固定及其机制是寻找陆地生态系统碳管理可持续战略的主要科学问题。

土壤有机碳是地球表层系统中最大且最具有活动性的生态系统碳库之一。

近年来,国际学术界在探讨温带森林、湿地和极地生态系统与土壤碳汇效应的同时,越来越重视农业土壤有机碳库的变化及其对陆地生态系统和大气C O 2的源汇效应,以及其在人类利用和管理与生态环境演变中的动态变化。

西方国家已将固碳农业作为环境管理的导向。

对土壤中有机碳固定作用的研究已应用颗粒分组13C NMR 或CP M AS ΟNMR 技术,揭示土壤有机碳的微团聚体分布、腐殖质的转化和分子结构变化及其与土壤矿物质结合机制的微观水平。

土壤有机碳在生态环境变化和全球变化下的稳定性是认识土壤碳库对于全球变化的长期效应的基本问题,成为土壤碳研究的热点。

目前主要从土壤升温和空气C O 2加倍两方面进行研究,但短期的实验结果用于讨论长期效应时仍存在不定性。

中国大面积的水稻土自1980年以来显示出的有机碳库增加现象说明农业生产对大气C O 2可能产生汇效应。

但对于水稻土中有机碳的分布和结合状态与农业管理措施、水稻土质量变化、农业生态环境变化的关系仍不清楚。

因而建议就这一问题从土壤物理学、化学和生物学的相互作用与土壤微团聚体中矿物质、有机质和生物质的相互结合关系的层面上进行多学科研究。

关键词:土壤有机碳;碳固定;全球变化中图分类号:S15316 文献标识码:A 文章编号:10002030(2002)03010010Perspectives on issues of soil carbon pools and global change—With suggestions for studying organic carbonsequestration in paddy soils of ChinaPAN G en 2xing ,LI Lian 2qing ,ZH ANG Xu 2hui(Institute of Res ources ,Ecosystem and Environment of Agriculture ,Nanjing Agric Univ ,Nanjing 210095,China )Abstract :Carbon sequestration is one of the research targets for mitigating the carbon sink saturation trend and seeking feasible carbon management strategies of terrestrial ecosystem.S oil organic carbon (S OC )has been shown as one of the largest and m ost m obile carbon pools of the earth surface ecosystem.F or the last decade ,increasing attention has been given to the S OC pool change in relation to the sink or s ource effect of air C O 2and to the dynamics under global change scenarios.Carbon sequestration agriculture has been recognized as the key approaches to sustainable agriculture in western countries.The research of S OC sequestration has been increasingly directed to S OC partitioning and binding behavior in s oil aggregates (s oil particle fractions )by constitutional characterization with m odern S OC structure analysis technologies such as 13C NMR.The lability of S OC has become one of the research foci in understanding the long 2term effects of S OC pool under climatic change and environmental stresses.H owever ,uncertainty of S OC turnover is still in debt when interpreting the re 2sults from short 2term laboratory incubation by using both s oil warming and air C O 2doubling treatments.Despite of arguments on the general S OC loss ,an increasing trend of S OC in paddy s oils has been evidenced by many pilot experiments and statewide s oil survey data since 1980πs in China.Nevertheless ,less is understood on S OC distribution ,binding mechanisms in paddy s oils of China and their changes in response to agricultural practices ,s oil fertility ev olution and environmental stresses.Interaction of physical ,chemical and biological fea 2tures in paddy s oils ,ass ociation of S OC with mineral and bioorganic materials in aggregates deserves urgent research needs.K ey w ords :s oil organic carbon ;carbon sequestration ;global change 收稿日期:20020312 基金项目:国家自然科学基金资助项目(40171052);国家自然科学基金重点项目资助 作者简介:潘根兴(1958),教授,博导,从事土壤环境学、土壤碳循环与全球变化研究。

收稿日期:2005-11-10;修订日期:2006-01-20。

基金项目:中国气象局科技专项项目和中国气象局沈阳大气环境研究所启动基金项目共同资助。

作者简介:吕国红,女,1977年生,硕士,主要从事土壤碳氮方面的研究,E 2mail :lgh7210@yahoo 1com 1cn 。

通信作者:周广胜,E 2mail :zhougs @ 。

土壤溶解性有机碳测定方法与应用吕国红1　周广胜1,2　周莉2　贾庆宇1(11中国气象局沈阳大气环境研究所,沈阳　110016;21中国科学院植物研究所植被数量生态学重点实验室,北京　100093) 摘　要:溶解性有机碳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。

在现代土壤研究中,出现了与溶解性有机碳相关的众多术语,分析方法也各有不同。

从溶解性有机碳、水溶性有机碳、活性有机碳、易氧化碳、微生物量碳、可矿化碳不同术语的角度,概述了这类碳分析意义和测定方法,以期对土壤有机质应用研究起到积极作用。

关键词:溶解性有机碳;水溶性碳;活性有机碳;易氧化碳;微生物量碳;可矿化碳;测定与应用 土壤溶解性有机碳(Dissolved organic carbon ,简称DOC )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。

作为土壤有机碳最活跃的组成部分,DOC 对于调节土壤阳离子淋失、矿物风化、土壤微生物活动以及其他土壤化学、物理和生物学过程具有重要意义[1]。

同时,土壤DOC 的淋溶是土壤有机碳损失的重要途径,它作为一项环境指标,对研究碳循环和环境有重要的意义[2]。

研究土壤活性有机碳库的库容及动态变化过程,必须首先进行土壤有机碳库的测定。

土壤溶解性有机碳不是一种单纯化合物,而是土壤有机碳的组成部分之一[3]。