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土壤活性有机碳分组及测定方法每种指标的测定方法如下：一．易氧化有机质（LOM）：土壤与氧化剂作用后，易被氧化、不稳定的有机质称作LOM。
目前常用的氧化剂有两种：K2CrO7与KMnO4。
KMnO4氧化法:（此方法较为常用）称取过100目筛，约含15 mg碳的土壤样品（如：有机碳含量为15g/kg,则称取1g土壤样品）于50 mL塑料旋盖的离心管中；加入25mL，333mmol/L高锰酸钾溶液，振荡1h，然后在时速2000 rpm下离心5 min，将上清液用去离子水以1∶250稀释，在分光光度计565 nm下测定稀释样品的吸光率，由不加土壤的空白与土壤样品的吸光率之差，计算出高锰酸钾浓度的变化，并进而计算出氧化的碳量(氧化过程中1 mmolKMnO4-消耗0.75 mmol或9 mg碳)。
KMnO4氧化法：（此法是在测定全量有机质基础上降低某些反应条件，衍生出的测定方法）1、水合热法：称取磨细(过0.25 mm筛)风干土1.50 g,放入500 mL三角瓶中,准确加入0.5 mol/L K2CrO7水溶液10.0mL,轻轻转动,使土粒分散。
用量筒将20 mL浓H2SO4迅速直接注入土壤悬浊液,立即小心地转动三角瓶,使土壤与试剂充分混匀1 min。
把三角瓶放在石棉网上30 min,然后注入水约200 mL,加3~4滴邻菲锣啉指示剂,用0.25 mol/L FeSO4标准溶液滴定过量的K2CrO7。
2、0.1 mol/L K2CrO7—1∶3H2SO4130℃氧化法：在油浴温度为130~140℃时将0.5 g风干土与0.1 mol/L K2CrO7）—1∶3H2SO410.0 mL共煮5 min,冷却后加入30 mL水,用0.1 mol/L FeSO4标准溶液滴定过量的K2CrO7。
二．生物量有机质（MBOM）：生物量有机质是指能被土壤微生物分解利用的部分有机质。
即微生物量碳、微生物量氮。
氯仿熏蒸法测定：（此法较为简单，但氯仿为有毒物质，操作复杂）前处理步骤：将新鲜的土样品含水量调节至田间含水量的30％～50％，25℃下密封预培养7～10 d，以保持土壤均匀和所得结果的可比性。
土壤碳通量测定标准一、测定原理土壤碳通量测定是通过测量土壤中二氧化碳的排放量来估算土壤呼吸速率的方法。
土壤呼吸是土壤释放二氧化碳的过程，主要由土壤微生物的呼吸作用和根系的代谢活动产生。
通过测定土壤中二氧化碳的通量，可以了解土壤中有机碳的分解速率和微生物活性。
二、采样方法在测定土壤碳通量之前，需要选择具有代表性的采样点，并确保采样点的环境条件相似。
采样深度可根据研究目的和土壤类型而定，一般选择0-20cm 的表层土壤。
在采样过程中，应保持土壤的原状，避免扰动和破坏。
采样后应及时进行测定，以免影响测定结果。
三、样品处理在测定之前，需要对采集的样品进行处理。
将样品分成若干份，每份约50g左右。
对于每份样品，需要将其中的石块、根系等杂质去除，并尽量保持土壤的原状。
处理后的样品应及时进行测定。
四、测定步骤1.将处理后的样品放入测量容器中，容器应具有良好的气密性。
2.将容器放置在二氧化碳通量测量设备上，并确保容器与设备紧密连接。
3.启动测量设备，开始测量二氧化碳通量。
测量时间可根据研究目的而定，一般以30分钟以上为宜。
4.在测量过程中，需要保持环境的恒定温度和湿度，以减小误差。
5.测量结束后，将数据记录下来，并进行分析和处理。
五、数据处理数据处理是测定过程中非常重要的一环。
需要对测量的数据进行整理、分析和转换，以得出土壤呼吸速率和有机碳的分解速率等指标。
数据处理可以采用专业的软件或Excel等办公软件进行。
六、准确度与误差土壤碳通量测定的准确度与误差主要受到测量设备、环境条件、样品处理等因素的影响。
为了减小误差和提高准确度，需要采用高精度的测量设备，严格控制环境条件，规范样品处理操作等。
此外，需要对数据进行合理的分析和处理，以减小误差和异常值的影响。
七、测量范围土壤碳通量测定的测量范围可以根据实际情况而定，一般以测量土壤中二氧化碳的排放量为指标。
测量的范围可以从几个微摩尔/平方米·秒到几百微摩尔/平方米·秒不等。
土壤全碳测定实验报告实验目的：本实验旨在通过测定土壤全碳含量，了解土壤中有机质的含量以及土壤的肥力状况，并对土壤质量进行评估。
实验原理：土壤全碳测定是通过定量测定土壤中有机碳的含量来评估土壤质量和肥力状况的常用方法之一。
有机碳是土壤中有机质的主要组成部分，其含量高低直接影响土壤的物理、化学和生物学性质。
本实验采用酸化铜氧化法测定土壤全碳含量。
酸化铜氧化法是一种常用的有机碳测定方法，原理上是将有机碳氧化为CO2，风化铜被还原为铜。
其中，土壤样品经过预处理后，添加硫酸铜溶液和液体硝酸，然后加热反应，使有机碳氧化生成CO2，并被稀硝酸捕集，通过测定捕集的CO2的体积可计算出土壤中有机碳的含量。
实验材料和仪器设备：- 土壤样品- 化学草酸- 硫酸铜溶液- 液体硝酸- 高压消解管- 电磁加热板- 试管- 酸碱滴定装置实验步骤：1. 准备土壤样品，将土壤样品收集并去除杂质，取所需重量的土壤样品放入高压消解管中；2. 加入适量的化学草酸，使土壤样品与草酸的比例为10：1，用搅拌棒充分混合；3. 加入适量的硫酸铜溶液和液体硝酸，使样品完全酸化；4. 将高压消解管放入电磁加热板上，加热至样品完全分解，产生CO2气体；5. 用试管将产生的CO2气体捕集起来，并用酸碱滴定装置测定CO2气体体积；6. 根据CO2气体的体积，计算出土壤中有机碳的含量。
实验结果和数据处理：根据测定所得的CO2气体体积，通过计算公式可以得到土壤中有机碳的含量。
将得到的数据整理并进行统计分析，比较不同样品之间的有机碳含量差异。
根据有机碳含量的高低，可以评估土壤质量和肥力状况。
实验结论：通过本实验测定土壤全碳含量，可以评估土壤质量和肥力状况。
有机碳含量高的土壤通常具有较好的肥力和较高的土壤质量；而有机碳含量低的土壤则相对瘠薄。
因此，合理调控土壤有机质含量，对于提高土壤肥力和改善土壤质量具有重要意义。
土壤有机碳氮组分一、引言土壤是地球表面的重要生态系统，它为植物生长提供养分，维持生物多样性，并发挥着调节气候的重要作用。
土壤有机碳氮组分是土壤中有机物质的重要组成部分，它们对土壤的理化性质、肥力和生态功能具有重要影响。
本文将深入探讨土壤有机碳氮组分的定义、重要性、分布和影响因素，以及其动态变化、与气候变化的关系及管理和保护措施。
二、土壤有机碳氮组分的定义和重要性土壤有机碳氮组分是存在于土壤中的有机物质，主要由碳和氮两种元素组成。
这些组分包括腐殖质、蛋白质、氨基酸、碳水化合物等，是植物生长所需的重要养分来源。
土壤有机碳氮组分对于维持土壤肥力、提高土壤生物活性以及缓解气候变化等方面具有重要意义。
三、土壤有机碳氮组分的分布和影响因素土壤有机碳氮组分的分布受多种因素影响，如气候、地形、土壤类型、植被和人为活动等。
例如，温带和寒带地区由于温度较低，有机物质的分解速率较慢，因此土壤有机碳氮组分的含量相对较高。
此外，土壤的pH值、含水量和通气性等理化性质也会影响有机碳氮组分的分布和稳定性。
四、土壤有机碳氮组分的研究方法研究土壤有机碳氮组分的方法有多种，包括化学分析法、同位素示踪法、光谱学方法和显微技术等。
其中，化学分析法是最常用的一种方法，通过对土壤样品进行分解和元素分析，可以测定土壤中有机碳氮组分的含量。
同位素示踪法可以用于研究有机物质的分解转化过程。
光谱学方法和显微技术则可以用于观察和识别土壤中有机物质的结构和形态。
五、土壤有机碳氮组分的动态变化土壤有机碳氮组分的动态变化主要受植物残渣的输入、微生物的分解以及土壤动物和蚯蚓等的活动等因素影响。
在自然状态下，植物残渣的输入和微生物的分解处于相对平衡状态，土壤有机碳氮组分的含量保持相对稳定。
然而，人类活动如过度耕作、城市化等会破坏这种平衡，导致土壤有机碳氮组分的减少或流失。
六、土壤有机碳氮组分与气候变化的关系土壤有机碳氮组分与气候变化之间存在相互影响的关系。
一方面，土壤有机碳氮组分通过影响土壤呼吸和温室气体排放等方式影响气候变化；另一方面，气候变化如温度和降水量的改变也会影响土壤有机碳氮组分的分布和稳定性。
土的有机质含量测定方法土壤有机质含量是指土壤中有机物的含量，通常以有机碳的含量作为有机质含量的指标。
有机质含量的测定对于土壤质量评价和农作物生长具有重要意义。
下面将介绍几种常用的土壤有机质含量测定方法。
一、重碳法重碳法是一种简便、经济的土壤有机碳含量测定方法。
该方法基于有机碳含量越高，土壤越重。
具体操作步骤如下：1.取一定重量的干燥土壤样品（通常为10~20g）。
2.将土壤样品加入预先称好的铁皿中，并在105℃下烘干至恒重。
3.记录土壤样品的质量。
重碳含量（g/kg）= 烘干土样质量（g）/ 烘干前土样质量（kg）二、光谱法近红外光谱法（NIRS）是一种非破坏性的土壤有机碳含量测定方法。
该方法基于土壤中有机碳的光谱特征，通过测量光谱反射率或吸收率来预测土壤有机碳含量。
具体操作步骤如下：1.收集一定数量的土壤样品，并进行干燥和研磨处理。
2.使用近红外光谱仪测量土壤样品的光谱特征。
3.使用经过训练的模型预测土壤有机碳含量。
三、铁氰化钾法铁氰化钾法是一种经典的土壤有机质含量测定方法。
该方法基于土壤中有机碳与铁氰化钾的反应生成氰化合物，通过测量氰化合物的吸光度来确定土壤有机碳含量。
具体操作步骤如下：1.取一定重量的土壤样品（通常为10g）。
2.将土壤样品与铁氰化钾试剂混合，并在70℃环境温度下反应30分钟。
3.使用紫外可见分光光度计测量反应溶液的吸光度。
4.使用标准曲线法根据吸光度确定有机碳含量。
四、酸碱滴定法酸碱滴定法是一种常用的土壤全有机碳含量测定方法。
该方法基于有机碳与酸或碱反应，通过滴定酸或碱的用量来确定土壤有机碳含量。
1.取土壤样品（通常为5g）。
2.在氮气保护下，使用酸或碱溶液与土壤样品进行反应。
3.使用酸或碱溶液进行滴定，直到溶液颜色变化。
4.根据滴定酸或碱的用量计算土壤有机碳含量。
以上是几种常用的土壤有机质含量测定方法，每种方法都有其适用的特定情况，根据实际需求选择合适的方法进行分析。
土壤呼吸组分区分及其测定方法第37卷第1期2021年1月东北林业大学学报JOURNALOFNORTHEASTFORESTRYUNIVERSITYVo.l37No.1Jan.2021土壤呼吸组分区分及其测定方法陈宝玉王洪君杨建刘世荣1)葛剑平(中国农业科技东北创新中心农业环境与资源研究中心,长春,130124) (中国林业科学研究院) (北京师范大学)摘要简要叙述了土壤呼吸在国内外的研究现状,综述了土壤呼吸测定方法,并对土壤呼吸组分区分方法做了详细介绍和评述,最后提出土壤呼吸研究中存在的问题和建议。
关键词土壤呼吸;测定方法;呼吸组分;问题;建议分类号 S714.2SeparationofSoilRespirationComponentsandMethodforMeasuringSoilRespira tion/ChenBaoyu,WangHongjun,YangJian(AgriculturalEnvironmentandResourc esResearchCentre,NortheastAgriculturalResearchCentreofChina,Chang-chu n130124,P.R.China);LiuShirong(InstituteofForestEcology,Environmentand Protection,ChineseAcademyofFores-try);GeJianping(BeijingNormalUnivers ity)//JournalofNortheastForestryUniversity.-2021,37(1).-96~99Inthispaper,researchprogressandmeasuringmethodsforsoilrespirationares ummarized,andapproachestosepa-raterespirationcomponentsfromsoilrespirationarediscussedindetai.lIntheend,theproblemsexistingintheresearchan dsuggestionsareputforward.Itissuggestedthatmorestudiesarenecessaryint hefuturework.KeywordsSoilrespiration;Measuringmethods;Componentsofsoilrespiration;Problems ;Suggestions 在过去100多年来,人类正以前所未有的速度和强度在全球尺度上对地球系统产生着巨大影响,其中气候变化及其影响是当前人类面临的一个最大的环境问题,与之密切相关的碳循环问题是其研究中的热点和关键[1-2]。
土壤微生物量碳测定方式及应用土壤微生物量碳（Soil microbial biomass）不仅对土壤有机质和养分的循环起着主要作用，同时是一个重要活性养分库，直接调控着土壤养分（如氮、磷和硫等）的维持和释放及其植物有效性。
近40年来，土壤微生物生物量的研究已成为土壤学研究热点之一。
由于土壤微生物的碳含量一般是恒定的，因此采用土壤微生物碳(Microbial biomass carbon, Bc)来表示土壤微生物生物量的大小。
测定土壤微生物碳的主要方式为熏蒸培育法（Fumigation-incubation, FI）和熏蒸提取法（Fumigation-extraction, FE）。
熏蒸提取法（FE法）由于熏蒸培育法测定土壤微生物量碳不仅需要较长的时间而且不适合于强酸性土壤、加入新鲜有机底物的土壤和水田土壤。
Voroney (1983)发现熏蒸土壤用0.5mol·L-1K2SO4提取液提取的碳量与生物微生物量有很好的相关性。
Vance等(1987)成立了熏蒸提取法测定土壤微生物碳的大体方式：该方式用0.5mol·L-1K2SO4提取剂（水土比1：4）直接提取熏蒸和不熏蒸土壤，提取液中有机碳含量用重铬酸钾氧化法测定；以熏蒸与不熏蒸土壤提取的有机碳增加量除以转换系数K EC(取值0.38)来计算土壤微生物碳。
Wu等（1990）通过采用熏蒸培育法和熏蒸提取法比较研究，成立了熏蒸提取——碳自动一路法测定土壤微生物碳。
该方式大幅度提高提取液中有机碳的测定速度和测定结果的准确度。
林启美等（1999）对熏蒸提取-重铬酸钾氧化法中提取液的水土比和氧化剂进行了改良，以提高该方式的测定结果的重复性和准确性。
对于熏蒸提取法测定土壤微生物生物碳的转换系数K EC的取值，有很多研究进行了大量的研究。
测定K EC值的实验方式有：直接法（加入培育微生物、用14C底物标记土壤微生物）和间接法（与熏蒸培育法、显微镜观测法、ATP法及底物诱导呼吸法比较）。
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 ）。
土壤碳库的研究方法
土壤碳库研究是生态学、土壤学和环境科学中重要的研究领域之一、
土壤碳库研究的目的是了解土壤中的有机碳储量和其在碳循环中的作用。
近年来，随着全球气候变化日益严重，对土壤碳库研究的需求也日益迫切。
以下将介绍一些常用的土壤碳库研究方法。
1.土壤取样和分析：土壤取样是土壤碳库研究的第一步，通常要选取
不同类型的土壤样点。
然后将样品带回实验室进行分析，包括测定土壤有
机碳含量、土壤有机碳组分、土壤颗粒分布情况等。
2.土壤剖面分析：土壤剖面分析可用于了解土壤碳库的垂直分布情况。
常用的方法包括土壤剖面取样和分析，通过分析不同深度的土壤样品的有
机碳含量和组分，进而了解土壤碳在不同土层中的储量和分布情况。
4. 土壤碳动态模型：土壤碳动态模型是模拟土壤碳储量和碳循环过
程的重要工具。
常用的土壤碳动态模型包括RothC模型、DayCent模型等，通过输入不同的土壤环境和管理措施等参数，可以预测土壤碳库的变化情况。
5.土壤微生物分析：土壤微生物在土壤碳循环中起着重要作用。
通过
测定土壤微生物数量、活性和多样性等指标，可以揭示土壤碳库与土壤微
生物之间的相互关系及其对碳循环的影响。
6.土壤生态系统碳平衡测量：通过测量土壤和植被净碳的吸收和排放，可以估算土壤生态系统的碳平衡。
常用的方法包括土壤呼吸测量、土壤碳
捕获和植被碳含量测量等。
总之，土壤碳库研究是一个复杂而综合的领域，需要多种方法的综合运用。
不同的研究方法可以相互补充，从不同的角度揭示土壤碳库的特征和功能，为环境保护和碳循环研究提供重要参考依据。
不同土壤有机碳测定方法的比较唐伟祥;孟凡乔;张煜;赵自超【摘要】对土壤碳的准确定量是研究土壤肥力和农业固碳的前提.本文选择我国不同有机碳和无机碳含量的8个代表性土壤/沉积物样品,比较湿氧化法、酸洗法和间接法三类方法对有机碳含量的测定效果.研究结果表明:对有机碳含量为3.4～11.5 g/kg的土壤和沉积物样品,湿氧化法有较低的平均相对误差(0.32％～4.72％)和变异系数(0.40％～1.22％),间接法的平均相对误差(5.16％～20.46％)和变异系数(0.60％～7.00％)都较高,而酸洗法介于这两个方法之间.说明在保持稳定准确的加热温度情况下,湿氧化法对土壤/沉积物有机碳含量的测定比较稳定和准确,且操作简单.对大部分样品,由于酸对土壤无机碳难以充分溶解,造成酸洗法和间接法的有机碳测定值偏高,且变异系数较大.【期刊名称】《土壤》【年(卷),期】2018(050)003【总页数】6页(P552-557)【关键词】土壤;沉积物;有机碳;酸洗;湿氧化法;间接法【作者】唐伟祥;孟凡乔;张煜;赵自超【作者单位】中国农业大学资源与环境学院,北京 100193;中国农业大学资源与环境学院,北京 100193;中国农业大学资源与环境学院,北京 100193;中国农业大学资源与环境学院,北京 100193【正文语种】中文【中图分类】S151.9土壤(包括冲洪沉积物)有机碳(soil organic carbon, SOC)是陆地生态系统中最重要和活跃的碳库[1]，其周转时间比土壤无机碳(soil inorganic carbon, SIC)库短，对于全球碳循环、土地生产力和土壤质量都具有重要意义[2-4]。
要认识土壤碳循环，分析自然因素和人类活动对土壤有机碳和无机碳的影响规律及特征，就必须准确定量土壤碳库的组成和数量。
在气候、地质等因素的长期作用下，我国北方地区土壤中普遍偏碱性，土壤中存在一定量的无机碳[5]，如果采用燃烧法等对土壤有机碳进行定量，就必须去除无机碳，或者分别测定全碳和无机碳，其差值为有机碳[6-7]。
应用生态学报2011年7月第22卷第7期Ch i nese Journa l of A pp lied E co logy,Ju.l2011,22(7):1921-1930土壤有机碳分组方法及其在农田生态系统研究中的应用*张国1曹志平1**胡婵娟2(1中国农业大学资源与环境学院,北京100193;2中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室,北京100085)摘要农田土壤有机碳成分复杂,活性有机碳对管理措施具有敏感性,而惰性有机碳具有固碳作用.碳分组技术主要包括物理技术、化学技术和生物学技术.物理分组的依据是密度、粒径大小和空间分布,可分离出有机碳的活性组分和惰性组分.化学分组基于土壤有机碳在各种提取剂中的溶解性、水解性和化学反应性从而分离出各种组分:溶解性有机碳是生物可代谢有机碳,包括有机酸、酚类和糖类等;酸水解方法可将有机碳分成活性和惰性成分;利用KM nO4模拟酶氧化可分离出活性碳和非活性碳.利用生物技术可测定出微生物生物量碳和潜在可矿化碳.在不同农田管理措施下,有机碳组分的化学组成和库容会发生不同变化,对土壤有机碳沉积速率产生不同影响.为了探明土壤有机碳组分与碳沉积之间的定性或定量关系,今后应该加强对各种分组方法的标准化研究,探索不同分组方法的整合应用,针对不同农田管理措施,总结出适合的有机碳分组方法或联合分组方法.关键词有机碳活性碳团聚体颗粒有机碳溶解性有机碳微生物生物量碳潜在可矿化碳文章编号1001-9332(2011)07-1921-10中图分类号S153.6文献标识码ASoil organic carbon fractionation m ethods and t he ir applications in far m land ecosyste m re-search:A revie w.Z HANG Guo1,C AO Zh-i p i n g1,HU Chan-j u an2(1College of Res ources andE nvironm ental Sciences,China Agricult u ral Universit y,B eijing100193,China;2StateK ey Labora-tory of Urban and R egionalE cology,R esearch C enter for E co-Environm ental Sciences,Ch i n ese Acad-e my of S ciences,B eijing100085,China).-Chin.J.App l.Ecol.,2011,22(7):1921-1930.A bstract:So il organ ic carbon is o f heterogeneity in co m ponents.The acti v e co m ponents are sens-itive to ag ricultura lm anage m en,t wh ile the inert co mponents play an i m po rtant ro le i n carbon fixa-tion.So il organic carbon fractionati o n m a i n l y incl u des physica,l che m ica,l and bio l o g ica l fractiona-tions.Physica l fracti o na ti o n is to separate t h e organic carbon into active and inert co m ponents basedon the density,partic l e size,and its spatia l d istri b u ti o n;che m ical fracti o nati o n is to separate theorgan ic carbon i n to vari o us co m ponents based on the so lubility,hydro lizab ility,and che m ica l reac-tiv ity o f o r gan ic carbon in a variety o f ex tracting agents.I n che m ical fractionation,the d i s so l v ed or-gan ic carbon is b i o-availab le,inc l u d i n g organ ic acids,pheno ls,and carbohydrates,and the acid-hydr o lyzed o r gan ic carbon can be d i v i d ed i n to active and i n ert organ ic car bons.S i m ulated enzy m aticox i d ati o n by usi n g KM nO4can separate organic car bon i n to active and non-active carbon.B i o log ica lfracti o nati o n can differentiate m icrob ial b i o m ass car bon and potential m i n era lizab le carbon.Underd ifferent far m land m anage m ent practices,the che m ical co mpositi o n and poo l capac ity of so il organiccarbon fractions w ill have d ifferent vari a ti o ns,g iv i n g d ifferent effects on so il qua lity.To identify thequalitative or quantitative relationsh i p s bet w een so il organic carbon co m ponents and carbon depos-ition,w e shou l d strengthen the standard izati o n study of various fractionation m ethods,exp l o re the i n-teg rated app lication of different fractionation m e t h ods,and su m up the most appropri a te o r gan ic car-*国家自然科学基金项目(30970536)资助.**通讯作者.E-m ai:l z h i p i ngc@2010-11-12收稿,2011-04-03接受.bon fractionation m ethod or the appropr i a te co m b i n ed fractionation m ethods for different far m land m anage m ent practices.K ey w ords:organic carbon;acti v e carbon;agg regate;particu late o r gan ic carbon;dissolved or gan-ic carbon;m icrob ial b i o m ass carbon;potentialm i n era lizable car bon.土壤是仅次于海洋和地质库的全球第三大碳库,其有机碳储量(1550G t)约是大气碳库(760G t)的2倍、植被碳库(560G t)的3倍,在全球碳循环中起着重要作用,其中农田土壤有机碳(so il o r gan ic carbon,SOC)占土壤总有机碳的10%(165Gt)[1-2].土壤有机碳是表征土壤质量的重要指标,有机碳的净消耗会造成土壤质量和生物力下降,同时加剧温室效应[1].因此,准确认识土壤有机碳动态变化是全球生态系统特别是农业生态系统保持可持续性发展的需要.土壤有机碳是土壤有机质的一种化学量度,有机质包括许多成分复杂的混合物,主要是尚未分解或正在分解的动植物残体、微生物体、根系分泌物、真菌菌丝和分解程度较高的腐殖质等[3].土壤有机碳由于背景值较高,对气候变化、土地管理措施和土地利用方式的反应表现出一定的滞后性,因此,在短期内很难检测出其发生的微小变化[4].研究发现,土壤有机碳中有一些组分对土地利用方式等因子变化的反应比总有机碳更敏感,这部分碳被称为活性有机碳(acti v e/lab ile organ ic carbon),可作为有机碳早期变化的指示物,而非活性有机碳则表征土壤长期积累和固碳能力.不同研究所获得的活性有机碳成分不同.Johns 和Skogley[5]研究表明,活性有机碳是能被微生物利用作为碳源和能源的有机物;B la ir等[6]研究指出,用KM nO4氧化法模拟微生物中酶分解所测得的有机碳可作为活性有机碳;W h itbread等[3]研究认为,活性有机碳包括植物残茬、根系分泌物、真菌菌丝等游离度较高的有机物.尽管目前不同研究应用的方法存在较大差异,但根据各类方法性质的差异及获得的组分差异,可以将这些方法划分为3类:物理技术、化学技术和生物学技术.物理分组或通过物理性质不同或破坏空间分布来获得不同稳定性的碳组分,可以增加对有机碳的物理保护认识,了解碳组分的物理性质差异;化学分组将不同化学性质(如溶解性、水解性和氧化性等)的碳组分分开,这些性质反映了有机碳被矿化利用的化学稳定性;生物学技术可以衡量有机碳被生物利用的可能性和容量.分组方法的应用在加深人们对有机碳的稳定性机制的认识方面具有重要作用.1物理技术土壤有机碳能被生物接触是分解的前提,因此,有机碳与不同粒径土粒的结合程度及在土壤团聚体内、外的分布都会影响其分解动态,这是物理分组的基础.可依据碳密度、粒径大小和空间分布进行物理分组.土壤在尽量保持原状条件下,通过不同手段[如崩解(干、湿筛,振荡)、分散(水中超声处理)、密度离心和沉降等]可分离出有机碳的活性组分和惰性组分.依据分离的碳组分不同可以将物理方法分为密度分组、粒径分组和联合分组.物理分组方法由于破坏性小而成为当前研究土壤有机碳组分的主流.111密度分组土壤轻组有机碳主要是新添加的、部分分解且未腐殖化的有机质,重组分碳是矿质吸附的腐殖化的有机质[7].将土壤在重液(116~210g#c m-3)中离心,浮在上面的组分所含有机碳为轻组碳,沉淀部分所含有机碳为重组碳.早期重液采用有机溶剂(如CC l4等),但考虑到卤代烃的毒性和易发生碳污染,现在常用无机盐的水溶液(如N aI等)进行密度分组.最近由于聚钨酸钠(SPT)可配制不同密度的重液而被广泛采用[7].一般分组常采用的密度为117g#c m-3,早期研究表明,在这个密度下能将正分解的植物残茬与绝大部分矿质-有机复合体、矿质颗粒分开[8].轻组碳主要包括动植物残体、微生物残骸、菌丝体和孢子等,是介于新鲜有机质和腐殖质间的中间碳库[9].重组碳是与矿物结合的有机碳,主要成分是腐殖质,分解程度较高,具有较低的C/N[10],是土壤有机碳的主要储存库.轻组碳化学成分包括单糖、多糖、半木质素等微生物易分解的底物,影响着半数以上的微生物和酶活性,分解速率为重组碳的2~ 11倍[11].W halen等[12]对全土、轻组土和重组土培养28d后,所有处理中重组碳的矿化率可以忽略,而轻组碳的矿化率从-013%升至312%,说明轻组碳更易矿化.翻耕促进有机碳的分解,导致轻组碳和重组碳1922应用生态学报22卷的含量减少,从下降速率来说,轻组碳快于重组碳,团聚体外的轻组碳快于团聚体内的轻组碳,农田实行免耕后轻组碳含量增加[13-14].秸秆还田也能促进轻组碳增加,秸秆混施效果比表施显著,原因可能是混施加快了秸秆与土壤的混合,促进土壤生物分解,提高了轻组碳含量[15-16].农田施肥(无论有机肥还是化肥)能增加有机碳含量,氮肥的长期施用使轻组碳增幅大于有机碳,但氮肥增施到一定程度,再增加就会导致轻组碳和有机碳含量下降[17],氮磷钾肥的均衡施用比盲目施用对增加轻组碳效果更显著,而有机肥和化肥混施效果更好,因为有机肥主要增加重组碳含量,而化肥主要增加轻组碳含量[18-19]. 112颗粒大小分组有机碳的团聚体分组和粒径分组都是依据组分的粒径差异,区别在于土壤崩解处理时前者采用湿筛和振荡分离方法获得水稳性团聚体,后者用湿筛、六偏磷酸钠或超声波进一步分散土壤,破裂大团聚体,获得更稳定的有机物-土粒复合体.11211团聚体分组自从T isdall和Oades[20]提出土壤团聚化影响碳周转的概念模型后,对团聚体的研究越来越多.团聚体的形成在土壤物理、化学和生物过程中起着重要作用,影响有机碳的长期稳定性.水稳性团聚体以250L m为界可分为大团聚体(>250L m)和微团聚体(<250L m),进一步可细分为4类(>2000L m,250~2000L m,53~250L m, <53L m).<20L m的微团聚体非常稳定,只有通过超声处理才能分解,而<2L m的微团聚体用超声处理也不能分解[21].微团聚体主要由有机-矿质复合体组成,大团聚体是由多糖、作物根系和微生物菌丝体粘结了许多微团聚体后形成的集合体[22].团聚体分组研究表明,土壤团聚体及其形成过程是影响有机碳长期稳定性的重要因素.团聚体对有机碳具有保护作用,表土中约90%有机碳位于团聚体内[23].温带土壤大团聚体中的有机碳浓度高于微团聚体,但由于前者的数量低于后者,有机碳数量仍主要分布在微团聚体中,70%存在于<53L m粉+粘粒-有机复合体中[24].大团聚体以物理保护为主,植物来源的有机碳较多,周转快且对管理措施较敏感,小粒径团聚体以化学保护为主(腐殖质为主,并与粘粒结合),难以分解,有利于长期保存[25].随着团聚体粒径的减小,有机碳的C/N 值从20减少到8,表明微团聚体中有机碳通常比大团聚体中有机碳存留时间长,处于较高的分解状态[26].农田免耕能减少土壤植物残茬的分解,为土壤动植物提供更好的生境,促进土壤团聚化,翻耕促使具有粘结微团聚体功能的有机碳的分解加快、碳含量较高的大团聚体减少、碳含量较低的微团聚体增加,降低了团聚体的稳定性,改变了其化学组成[27].外源有机物质的投入能为土壤提供新鲜有机物,增加微生物多糖,增强团聚体的稳定性.但由于不同的外源有机物具有不同的生化组成,因此,对团聚体稳定性的影响也不同,如与厩肥和秸秆相比,绿肥具有较低的C/N值和木质素含量,刚开始施入时反而刺激原来的有机碳分解[28].而且不同秸秆作用效果不同,将豆科残茬和谷物秸秆结合施入,前者对土壤团聚体增加有快速而显著的效果,后者可以维持新产生团聚体的长期稳定性[29].11212粒径分组粒径分组的基础是土壤有机碳与大小、矿质成分不同的土粒结合,导致有机碳的结构和功能不同.这种分组方法要求采用超声波分散或玻璃珠振荡等方法将土壤完全分散,Preger等[30]建议利用2次超声波分散土样:第1次采用60J#mL-1分散大团聚体,过筛(250L m)除去粗砂粒,第2次用400J#mL-1分散微团聚体.有机碳结合的土粒按大小分成粘粒(<2L m)、粉粒(2~ 20L m)和砂粒(20~2000L m),有时还区分出细粘粒(<012L m)[31].有机碳与砂粒的结合较弱且不形成复合体,主要包括腐解过程的动植物和微生物残体,其结构和组成与轻组碳相似且有很高的相关性;而粉粒大小的颗粒富含植物来源芳香族成分,粘粒大小的颗粒富含微生物产物但缺少植物残茬成分,两者分别与有机碳形成有机-无机复合体[32].有机碳的分解程度依砂粒、粉粒和粘粒的顺序逐渐增加,细粉粒组分和粗粘粒组分比其他组分更稳定[33].一般随粒径的减少,土粒结合碳占总碳的比例增大,分解程度加重,C/N值降低,碳含量变化速率变小.温带耕地土壤中,总有机碳的50%~75%与粘粒结合,其余20%~40%与粉粒结合,与砂粒结合比例<10%,且与砂粒一起分离得到的成分中接近40%是有机碳单体而不是有机矿质复合物[32].当有机碳变化时,一般情况下砂粒大小碳组分变化速率快于其他两种碳组分,如当森林转换成农田30a后,砂粒碳组分损失了70%,粘粒、粉粒碳组分只损失了20%[34],而当草地转换成农田20a后再换成草地115~31a后,砂粒碳组分含量比农田多366%~409%,增幅远大于粉粒和粘粒碳组分(分19237期张国等:土壤有机碳分组方法及其在农田生态系统研究中的应用别为237%和132%)[30],这说明砂粒碳组分属于易分解组分,土壤有机碳的保持能力取决于粘粒和粉粒含量,粘粒和粉粒的碳饱和程度和分解速率也决定了土壤积累新鲜有机碳的能力.113联合分组颗粒有机碳(particu late organic carbon)由相对粗大的非腐殖质化的不同分解阶段植物残体和微生物分解产物组成,具有比重小、C/N高、易被微生物分解等特点,与轻组碳的性质相似[35],但两者组分并不完全相同,核磁共振表明,颗粒有机碳具有更低的糖类和脂肪化合物含量、更低的C/N,包含更多分解更完全的植物残体[36].单独利用粒径(如>53L m)或将密度和粒径两种方法相结合可以分离颗粒有机碳[37].颗粒有机碳有两种存在形式:位于团聚体间的游离态(f P OM)和团聚体内的闭蓄态(oPOM),由于这两种颗粒有机碳在土壤中分布不同,导致有机碳的稳定性不同[38],后者的稳定性大于前者[7].同时颗粒有机碳特别是oPOM在团聚体中起粘结作用,很多团聚体围绕在新生成的颗粒有机碳周围所形成,增强了团聚体的稳定性[20].Golch i n等[38]研究发现,两种形式颗粒有机碳的化学结构存在差异,游离态比闭蓄态有更多的羰基(如碳水化合物)和更少的烷基(即长碳链,如脂类等),说明闭蓄态颗粒有机碳是在根分解时在团聚体内一起生成,而且耕作导致损失的碳库也正是这部分闭蓄态有机碳.Besnar d等[39]用13C 自然丰度技术比较了森林和农田土壤中的颗粒有机碳,结果表明,森林土壤游离态和闭蓄态颗粒碳在组成、形态和同位素特征上没有明显差异,森林颗粒碳的损失主要是游离态颗粒碳,而农田情况相反,除了两种颗粒有机碳有显著差异外,有机碳的损失主要是闭蓄态颗粒有机碳.Gregorich等[9]综述了65篇文章的研究结果表明,农业用地土壤中颗粒有机碳约占总有机碳的22%.T i e ssen和S te w art[40]研究发现,60a的连续耕作导致土壤总碳损失34%,颗粒有机碳减少65%.由于作物残茬的积累,免耕条件下土表的颗粒有机碳增加[41],土壤碳自然积累主要是闭蓄态颗粒有机碳的增加,而频繁耕作会破坏土壤大团聚体,导致闭蓄态形式碳库丧失保护[42].孟凡乔等[43]研究发现,河北曲周县草地变成农田后,原团聚体被破坏,新团聚体的形成速度降低,导致颗粒有机碳含量下降和分配比例改变,而农田免耕或秸秆还田有利于颗粒有机碳增加.颗粒有机碳稳定大团聚体是一个临时和动态过程,保持一定水平的大团聚体需要持续向土壤中添加有机物[44].施用化肥和有机肥能够促使颗粒有机碳增加,这是因为施肥措施提高了作物产量和根系分泌物含量[45],但不同肥料类型对颗粒有机碳的影响不同,这是因为有机肥如堆肥中85%的碳可归为颗粒有机碳,因此,施用堆肥削弱了颗粒有机碳作为养分短期变化指标的价值[46].2化学技术20世纪60年代以前,有机碳的研究主要集中于腐殖质类物质,通常采用酸碱溶解方法将腐殖质分为富里酸、胡敏酸和胡敏素,但这些组分对气候变化、植被类型和农业措施的响应不敏感,80年代以后逐渐被淡化[22].现在的化学分组是基于土壤有机碳组分在各种提取剂中的溶解性、水解性和化学反应性进行的,提取剂包括水、稀酸或氧化剂的水溶液等.211溶解性有机碳/水提取有机碳有机碳的溶解性是生物能有效利用的一个方面,采用不同的提取方法可以获得两种不同范围的溶解性有机碳:狭义的溶解性有机碳指通过渗漏计或吸杯来提取土壤溶液中能够通过014~016L m 孔径滤膜的有机碳成分,主要来自于土壤中的大孔隙;广义的溶解性有机碳或水提取有机碳(w ater-ex-tractable organ ic carbon)指用各种提取剂提取后过014~016L m孔径滤膜得到的有机碳,提取剂包括水(冷水、热水)、稀盐溶液(如K2SO4等),稀盐溶液可以破坏土壤表面的吸附平衡,使吸附在矿物颗粒表面的有机碳释放出来[47-48].土壤中所有可溶解的有机碳包括小分子物质如脂肪族有机酸、酚类、游离氨基酸、糖酸、糖类和复杂的腐殖质分子,主要来源于植物凋落物渗透液、土壤微小动物和根的分泌液等,是土壤微生物分解的活性底物,是有机碳中最易变的组分,也是矿化N、S 和P的基本来源[49].水提取有机碳是用新鲜土样加水或盐溶液破坏土壤结构提取的有机碳,步骤是:加水振荡提取、离心和滤膜过滤.与不通过滤膜相比,通过0145L m 滤膜获得的有机碳与土壤微生物活性的相关性增大[50].由于提取过程破坏了土壤结构,水提取有机碳包括土壤大孔隙和部分小孔隙中的溶解性有机碳[51].若用蒸馏水/去离子水或激烈振荡破坏土壤团聚体或采用风干土提取时,水提取有机碳甚至包1924应用生态学报22卷含活细胞的裂解物和从矿质解吸下来的有机碳[49].实验室培育试验表明,水提取碳与大部分土壤CO2呼吸呈显著正相关[52].农田自然湿度土壤中,溶解性有机碳(狭义)占总有机碳的011%~014%,含量一般在200m g#kg-1土范围内,浓度在0~70m g#L-1,水提取有机碳浓度为5~900m g#L-1[44,53].Linn和Doran[54]研究表明,常规翻耕方式下土壤表层的水提取有机碳含量比免耕小,而Gregor i c h等[55]的研究得出相反结果,原因是其在常规翻耕条件下添加秸秆,刺激了微生物降解残茬,因此,增加了水提取有机碳含量.田间条件下氮肥对溶解性有机碳/水提取有机碳的影响效果不一致,Chantigny[56]综述相关研究发现,许多研究具有不同甚至相反的结果,有的研究施氮肥甚至没有效应.土壤添加含可溶性有机物的物质如秸秆、畜肥和工业废弃物等,水提取有机碳含量显著增加,但这些物质分解很快,若是停止添加外源物质,水提取有机碳又返回到开始水平[57-58].长期定位试验表明,由于有机农业执行长期添加措施,土壤的水提取有机碳含量比常规农业增加11~1013kg#h m-2[56].212酸水解有机碳利用水解作用对有机碳分组一般采用酸水解(盐酸或硫酸),经水解作用的有机碳可分为活性和惰性有机碳,进而计算惰性指数、衡量惰性有机碳库大小,酸水解分组方法可预测有机碳的矿化[59].酸水解成分大部分是蛋白质、核酸和多糖,未水解成分主要是木质素、脂肪、蜡、树脂和软木脂等,半纤维素可用2%盐酸水解,但结晶纤维素只有80%硫酸才能水解[7].酸水解同时可将参与微团聚化的多价阳离子除去,使复合体或闭蓄态中的有机碳溶解.与盐酸相比,用硫酸水解有机碳组分易受矿质的影响[59].利用盐酸可提取30%~87%的土壤有机碳,而利用硫酸可提取22%~45%的有机碳[60-61].一般酸水解有机碳多于热水提取有机碳,稀释酸水解提取的糖类是热水提取糖类的5~16倍,约占土壤总糖类的65%~85%[62],但热水提取糖类与团聚体稳定性的相关性大于稀酸提取糖类[63].Paul等[64]研究表明,盐酸不能水解的有机碳组分与土壤有机碳含量呈正比,且随着管理措施的改变(如耕作)而发生变化.酸水解残余有机碳决定了土壤惰性碳库的大小,经过30a免耕土壤的酸水解残余有机碳含量比翻耕土壤高[65].213易氧化有机碳土壤微生物分解有机碳的实质是酶催化的氧化反应,有机碳最终被氧化成C O2释放到大气中.新鲜有机碳中所含成分按分解速率大小(分解从易到难)依次为:简单糖类和氨基酸>蛋白质>纤维素>半纤维素>脂类、淀粉和蜡>木质素等[66].微碱性KM nO4能水解和氧化简单糖类、氨基酸、胺基/氨基糖等有机碳,土壤能被KM nO4氧化的有机碳占总有机碳的13%~28%[67-68].KM nO4不氧化纤维素,但有机肥和作物残茬中被K M nO4氧化的碳组分含量与木质素含量呈正比[7].Log i n o w 等[69]首先提出利用KM nO4氧化模拟微生物分解中酶的氧化消解,根据有机碳对3种不同浓度KM nO4 (33、167和333mm o l#L-1)的氧化敏感性分成4种组分,其中3种是易氧化有机碳,总有机碳减去易氧化有机碳为惰性有机碳.B lair等[6]只采用333mm ol#L-1KM nO4将有机碳分为活性碳(lab ile carbon)和非活性碳(non-la-b ile carbon),并发展出碳库指数、活性指数和碳管理指数,碳管理指数可作为评价农田有机碳的存在状况和周转速率的敏感指标,还可进一步分析气候、土地利用和农业措施等因素对土壤碳库的影响.M ir-sky等[70]将被氧化的有机碳称为化学活性有机碳,据此估算不同管理措施下有机碳变化,将其作为农业可持续发展的衡量标准.V ie ira等[16]发现333mm ol#L-1KM nO4浓度太高,使活性碳比例偏高,无法监测热带土壤化学活性有机碳的变化,活性碳对不同农作系统也不敏感.有人提议用低浓度溶液或改变反应时间或改变土样湿度等[71-72].W e il等[72]提出采用0102m o l#L-1 KM nO4+011m o l#L-1Ca C l2溶液,其中C a C l2能够澄清提取液便于分析,它与土壤的生物性质如呼吸、微生物生物量和团聚体密切相关.与颗粒有机碳、可提取糖类或快速矿化碳等方法相比,这种改进方法操作简单且花费少,适宜发展成常规测试在田间应用.与原生草地和森林相比,农田土壤易氧化有机碳和难氧化有机碳的含量下降,原因是扰动频繁加速了土壤易氧化有机碳的分解和难氧化有机碳向易氧化有机碳的转变[6],但采取一定管理措施能够弥补部分有机碳的损失.免耕农田的两种有机碳含量比翻耕农田高,免耕促使更多团聚体形成,使有机碳得到物理保护,微生物难于接触分解,植物残茬还田也可以增加土壤易氧化有机碳含量[68].19257期张国等:土壤有机碳分组方法及其在农田生态系统研究中的应用3生物学分组近年来,土壤中生物对有机残体的矿化过程越来越引起人们的关注.向农田添加新鲜有机物时,有机物作为食源刺激微生物繁殖,使微生物生物量增加,合成更多新的胞外有机物,其呼吸释放的C O2呈指数增长.生物学方法是通过一定方法测定进行矿化的生物和被矿化的有机残体的生物量(如微生物生物量等),或者利用将有机碳作为底物的反应来推断土壤中生物可利用的有机碳量(潜在可矿化碳).311微生物生物量碳微生物生物量指土壤中体积小于5~10L m的活的微生物总量(包括细菌、真菌和微动物体等),可调节土壤所有有机碳的转化,由于微生物生物量碳周转期一般少于5a,因此,是土壤活性有机碳库的主要组成部分[73].土壤微生物生物量碳所反映的土壤质量被称为土壤的生物学质量[11].土壤微生物生物量碳(m icrob ial b i o m ass car-bon)常用氯仿熏蒸提取法或氯仿(氯仿能通过溶解细胞膜上的脂类从而杀死微生物,细胞内容物释放到土壤中)熏蒸培养法测定.两种方法区别在于前者测定计算熏蒸和未熏蒸土壤中提取的溶解性有机碳的差值,后者测定计算氯仿熏蒸和未熏蒸土壤释放CO2量的差值.因为氯仿熏蒸提取法周期短,适于大批量样品测定,适用的土壤范围也较广,如酸性、中性、渍水土壤及新近施过有机物的土壤等,而氯仿熏蒸培养法需要在控制条件下培养10d,目前熏蒸提取法正逐渐取代熏蒸培养法.一般土壤微生物生物量碳占总有机碳的013%~7%,在农田表土中占013%~4%[73].微生物生物量碳对管理措施(如翻耕[74]、秸秆还田[75]等)引起的湿度和通气状况等反应迅速,可作为有机碳变化的早期指标.曹志平等[76]研究高肥力农业生态系统发现,单施化肥土壤的微生物生物量碳下降,但若投入秸秆,这种抑制作用会减弱,有机肥也对微生物生物量碳有显著的促进作用.微生物生物量碳/土壤有机碳值可用来监测有机碳的动态变化,而且是比有机碳更敏感的动态指示因子,能预测土壤有机碳的长期变化,可用来指示土壤碳的平衡、积累或消耗[77].该比值随时间的变化趋势比微生物生物量碳或有机碳单一指标更一致,对变化趋势有更好的诠释[78].312潜在可矿化碳通过微生物的分解,有机碳转化成无机碳的过程就是土壤有机碳的矿化,矿化过程中微生物呼吸释放CO2,分解者主要是各种真菌、细菌和土壤动物.潜在可矿化碳又称生物可降解碳,测定方法是在密封可抽气的容器内培育保持田间湿度的土壤,培育过程中微生物分解有机碳释放CO2,利用滴定法、远红外分析仪、电导或气相色谱测定释放的CO2,即可计算可矿化碳量.因为微生物呼吸释放CO2也可看作是基础呼吸,因此,也可计算专性呼吸率q CO2 (每单位微生物生物量产生的CO2量)[44].潜在矿化碳量的测定受许多因素的影响,如温湿度、透气性、预处理、培育和测定间隔时间等,因此,不同标准条件和培育时间下的研究结果之间无法比较[44].从大的方面讲,潜在可矿化碳一般占总有机碳的018%~12%(经常是115%~510%)[12].潜在可矿化碳与微生物生物量碳、轻组碳和可溶性碳呈正相关,这是因为轻组碳、微生物生物量碳、可溶性碳可能是微生物分解的底物[44].Fran-zluebbers等[79]发现,当常规翻耕变成免耕时,矿化碳与微生物生物量碳、可溶性碳和颗粒碳呈正相关,且其敏感性大于有机碳.总之,由于有机碳成分和分解过程的复杂性,每种分组技术虽然都能将活性有机碳和惰性有机碳进行一定程度的区分,但相互之间在化学成分和物理结构上并不一致.本文针对部分文献提到的不同生态系统和农田管理措施下的碳组分进行了简单总结(表1).4展望在全球气温升高的压力下,采取措施提高农田土壤有机碳不仅可提高土壤肥力和生物产量,同时能将更多的大气碳沉降和储存在土壤中.但由于农田土壤有机碳成分的复杂性,及有机碳的分解受气候、土壤和农业管理措施等的影响,研究方法尚不统一,导致得出的结果无法进行相互比较和评估.因此,以后研究需要解决以下几方面的问题:1)各种分组方法的标准化.每种分组方法不可能考虑到土壤有机碳的所有稳定因素,因此,各种方法能共存互补.但许多方法没有统一的标准,如密度分组采用的重液密度从116g#c m-3到210g# c m-3不等,同时存在处理时间、能量大小和提取剂浓度等的差别,给不同数据的比较造成了障碍.因此,方法的标准化有助于研究者们进行交流和合作.2)不同分组方法的整合使用.物理分组依据密度、粒径和空间分布,但不考虑有机碳稳定性的化学1926应用生态学报22卷。
傅里叶测有机碳组分傅里叶变换是一种数学工具，可以将一个函数在不同频率上的振幅分解出来。
在有机化学中，傅里叶变换被广泛应用于测量有机碳的组分。
有机碳是有机物中含有的碳元素的总量，是评估土壤、水体和大气中有机物含量的重要指标之一。
有机碳具有多种来源，如植物残渣、动物粪便、微生物代谢产物等。
了解有机碳的组分结构对于研究生态系统的功能和环境变化具有重要意义。
通过傅里叶测有机碳组分，我们可以了解不同组分的含量和相对丰度，进而揭示碳循环和生态系统的特征。
傅里叶测有机碳组分的方法基于光谱分析技术。
首先，将样品中的有机碳提取出来，并通过化学方法转化成可测量的形式。
然后，使用光谱仪器对样品进行扫描，记录下样品在不同波长下的吸光度。
根据傅里叶变换的原理，可以将吸光度信号分解成不同频率的振幅，进而得到不同组分的含量信息。
傅里叶测有机碳组分的结果常常以谱图的形式呈现。
谱图可以直观地展示不同组分的相对含量和分布情况。
通过对谱图的分析，我们可以判断有机碳来源的差异和环境因素的影响。
例如，不同植物残渣的光谱特征可能存在差异，可以通过傅里叶测有机碳组分来区分它们。
傅里叶测有机碳组分在环境科学和生态学领域具有重要的应用价值。
它可以帮助我们了解碳循环和生态系统的功能，评估土壤和水体的质量，研究气候变化等。
此外，傅里叶测有机碳组分还可以应用于农业生产、环境监测和资源管理等方面。
总结起来，傅里叶测有机碳组分是一种基于光谱分析的方法，可以揭示有机碳的组分结构和相对含量。
它在环境科学和生态学领域有着广泛的应用，对于研究生态系统的功能和环境变化非常重要。
通过傅里叶测有机碳组分，我们可以更好地了解碳循环和生态系统的特征，为环境保护和资源管理提供科学依据。
土壤活性有机碳分组及测定方法土壤活性有机碳（SOC）是指土壤中与活性微生物密切相关的有机碳部分，对于评估土壤肥力和健康状况具有重要意义。
根据其活性程度和组成特点，SOC可以分为三个主要组分：可溶性有机碳（SOC-s）、酸解有机碳（SOC-a）和微生物量有机碳（MBC）。
本文将介绍各组分的测定方法以及常用的土壤活性有机碳分组方法。
一、可溶性有机碳（SOC-s）的测定方法可溶性有机碳是指土壤中以溶解态存在的有机碳物质，通常包括有机酸、糖类和氨基酸等。
测定SOC-s的方法主要有以下几种：1.高温燃烧法：将土壤样品在高温下燃烧，燃烧前后样品中的有机碳含量差即为SOC-s。
2.淋洗法：用适量的纯水或稀酸溶液淋洗土壤样品，经过滤、干燥和称重后，计算含量差得到SOC-s。
3.筛选法：利用氨基酸和糖类等可溶性有机物的筛选特性，通过酸水解得到SOC-s。
二、酸解有机碳（SOC-a）的测定方法酸解有机碳是指土壤中通过酸水解方法释放的有机碳，主要包括复合酸解有机碳和可氧化有机碳。
酸解有机碳的测定方法主要有以下几种：1.硫酸热酸解法：将土壤样品与浓硫酸进行加热酸解，然后用稀碱溶液滴定浸提液中的酸，计算酸解有机碳含量。
2.高温燃烧法：将酸解后的土壤样品在高温下燃烧，测定燃烧前后的有机碳含量差值得到SOC-a。
3.辅助酸解法：在硫酸酸解过程中添加助解剂（如氧化剂、还原剂）以增加酸解的效果，进一步提高SOC-a的测定效果。
三、微生物量有机碳（MBC）的测定方法微生物量有机碳是指土壤微生物体内所含的有机碳。
常用的MBC测定方法主要有以下几种：1.直接抑制法：利用苯酚酚灭菌土进行微生物活性抑制，对比土壤样品和抑制土壤样品中有机碳的含量差，计算MBC。
2.溶菌酶法：将土壤样品与溶菌酶溶解后，利用色谱法或荧光法测定溶解液中的有机碳含量，计算MBC。
3.氧耗测定法：在一定条件下，测定土壤样品中微生物对有机物氧化的耗氧量，通过计算耗氧量得到MBC。
收稿日期：2009-04-02基金项目：西南地区生物多样性保育国家林业局重点实验室资助作者简介：胡慧蓉（1964-），女，昆明人，博士研究生，副教授，从事森林土壤与肥料工作。
E-mail:hhrxl@ *通讯作者：E-mail:hutx001@森林土壤有机碳分组及其测定方法胡慧蓉1,2，马焕成1,2，罗承德2，胡庭兴2*（1.西南林业大学西南地区生物多样性保育国家林业局重点实验室，云南昆明6502242.四川农业大学林学院,四川雅安625014）摘要：陆地生态系统碳循环在全球碳平衡中占重要地位。
土壤是陆地生态系统的核心，森林土壤有机碳是陆地碳库的重要组成部分，其量随土地利用变化、森林经营管理、自然与人为干扰等影响而呈现较强动态变化。
导致这一现象的原因之一，是由于构成土壤有机碳的不同组分在不同环境条件下有不同的分解响应。
目前，森林土壤有机碳常用的分组研究方法是：化学分组（传统的腐殖质分组研究）、物理分组（对有机碳的密度分组或颗粒分组）和稳定性分组（即有机碳的活性分组）。
研究目的不同，对各组分的概念认识、成分划定不同，导致所采用的分组测定方法，以及研究结果所反映的问题等也不同，使研究内容或测定结果缺乏可比性。
森林土壤有机碳分组方法标准化与各组分的概念统一化；土壤有机碳各组分的组成成分划定；测定各组分的方法标准化与统一化等内容，可能成为土壤有机碳分组研究的工作重点。
关键词：碳循环；土壤有机碳组分；测定方法中图分类号：S151.95文献标识码：A文章编号：0564-3945（2010）04-1018-07Vol.41,No.4Aug.,2010土壤通报Chinese Journal of Soil Science第41卷第4期2010年8月碳是地球生命的重要组成成分。
在漫长的地质时期，植物通过光合作用对碳素的固定是大气中产生氧气的近乎唯一的来源，它决定了整个地球环境的发展趋势，碳循环是生物圈健康发展的重要标志[1]。
土壤碳组分测定方法
1、轻组有机碳（LFOC）：采用密度为1.7 g cm-3碘化钠分离提取后，用重铬酸钾- 浓硫酸外加热法测定，
轻组有机碳(LFOC)：将过2 mm筛的风干土样20.0 g，放在装有200 ml密度为1.8 g/cm3的NaI溶液的玻璃离心管中，搅拌震荡数秒后，用NaI溶液将附着在管壁和玻璃棒上的颗粒洗入悬浮液中，静置30min后放置离心机中进行离心(825 r/30min)。
利用玻璃滤纸对悬浮液进行真空过滤，并用去离子水洗去剩余的NaI溶液。
将浮在滤纸上物质放65℃的烘箱中烘干12 h，烘干后称量，然后进行有机碳含量分析。
土壤轻组有机碳用NaI（称759g NaI溶解于650 ml蒸馏水中，定容至1 L，用比重计调节比重为1.7 g/cm3，相当于90 ml溶液中含有84g NaI）提取，称25 g过2 mm筛的土壤，加入100 ml NaI溶液，轻轻用手振荡，静置15 min。
3500转离心15 min后，抽吸含轻组的重液到标记的真空瓶中，用一定量的NaI清洗真空管，将真空瓶中的悬浮液倒入真空系统，用0.01M Cacl2溶液清洗滤膜（Whatman GF/A）上的轻组到预先称重的容器中。
这称之为“自由轻组（free light fraction; fLF）”，重复3次。
重新将沉淀悬浮，在超声波中450 J/ml下超声15min，离心、过滤。
这称之为“闭蓄态轻组（occluded light fraction; oLF）”，重复3次。
重组（heavy fraction; HF）组分用0.01M Cacl2溶液冲洗10次，用5 g/L的六偏磷酸钠分散16 h，获得2000–250 um、250–50 um和<50 um三个组分（Roscoe et al., 2000; 2001; 2003）。
2、易氧化有机碳（LOC）：采用333 mmol/L 高锰酸钾氧化法
BLAIR G J, LEFROY R D B, LISLE L. Soil carbon fractions based on their degree of oxidation, and the development of a carbon management index for agricultural systems [J]. Australian Journal of Agricultural Research, 1995, 46(7): 1459 - 1466. Logninow W, Wisniewski W, Gonet S S, Ciescinska B. Fractionation of organic carbon based on susceptibility to oxidation. Polish Journal of Soil Science, 1987, 20: 47-52.
具体方法：土壤活性有机碳的测定采用KMnO4 氧化法，具体方法为：称取1～2 g 过0.25 （60目）mm 筛的土壤样品于50 ml 离心管中，加入333 mmol/L KMnO4 25 ml，振荡1 h，离心5 min （转速2 000 r/min），取上清液用去离子水按1﹕250 稀释，然后将稀释液在565 nm 比色。
根据KMnO4 浓度的变化求出样品的活性有机碳（氧化过程中1 mmol/L KMnO4 消耗0.75 mmol/L或9 mgC）。
3、水溶性有机碳（DOC）采用10∶1 去离子水和土壤混合物25 ℃恒温间歇震荡5 h，
方法（1）然后离心10 min （12 000 r min-1），用0.45 μm 微孔滤膜抽滤上清液，方法（2）直接过滤，定性或定量滤纸；
过滤液取10ml，加10ml六偏磷酸钠，混匀，直接上TOC 3100 分析仪测定
注意：1、称样量2.5g；称样前样品混匀一次；
2、上机测定样品排放顺序；
4、微生物量碳（MBC）采用氯仿熏蒸- K2SO4 浸提法, 用multi N/ C 3100 分析仪测定。
