可溶性有機碳

土壤溶解有機碳只占森林土壤有機質的很少一部分,但它與土壤有機質的其它組分之間可以在一定的條件下相互轉化,始終處於動態平衡之中。就土壤 DOC 的作用而言,一方面,它與土壤微生物生物量一樣是土壤活性有機質,容易被土壤微生物分解,在提供森林土壤養分方面起著重要的作用;另一方面,它在水中可溶,對森林土壤生態系統中元素的生物地球化學循環及鋁、重金屬等元素的毒性和遷移有深刻的影響。

一、定義:指在一定的時空條件下,受植物和微生物影響強烈、具有一定溶解性、在土壤中移動比較快、不穩定、易氧化、易分解、易礦化,其形態、空間位置對植物、微生物來說活性比較高的那一部分土壤碳素。其不是一種單純的化合物,而是土壤有機碳的組成部分之一 。

二、來源:土壤中 DOC 的來源一般可以分為兩種:一種是土壤自身含有的;另一種是外部進入土壤的,例如枯枝落葉、植物殘體經淋溶而帶入土壤的 DOC,或者通過施用有機肥(城市污泥、家畜糞尿、人糞尿、秸稈堆肥、有機廢棄物)等農事的活動進入土壤的 DOC。生物廢棄物,如家禽和動物的糞尿以及污水污泥等增加了 DOC 的總量,它既可以充當DOC 的來源,也可以增強土壤有機質的溶解。Kalbitz 等人認為,土壤中 DOC 主要來源於近期的植物枯枝落葉和土壤有機質中的腐殖質,可提取的鐵、鋁、有機碳、粘土礦物等也在某種程度上控制著 DOC 的含量。Mcdowell 和 Likens 則認為DOC 主要來源於淋溶的有機質和微生物分解的有機質,而不是近期的枯枝落葉。相反,Qualls 等報導,在落葉林生態系統中, DOC 的含量增加主要是源於上層的森林覆被層。

在天然水中,DOC 的濃度範圍一般是 0~50 mg/L。在濕地土壤溶液中,一般為 25~50 mg/L,與森林土壤剖面淋濾水中的 DOC 含量相近。在土壤溶液中,DOC 的濃度範圍通常在 0~81 mg/L之間。 河水和地下水中DOC濃度一般很低,約 2~10 mg/L。

傘、組成:Leenheer 及其合作者們按化合物的極性和電荷特性,於 1976 年率先採用XAD 樹脂和陰、陽離子交換樹脂,將水中的 DOM分離為 6 個組分:

(1)親水的酸性有機質(HPIA) 。包括低分子量的及高羥基/碳比(COOH∶C)的腐殖質和非腐殖質,例如羧酸等。

(2)水的中性有機質(HPIN) 。包括單糖、醇和非腐殖質結合的多糖等。

(3)親水的鹼性有機質(HPIB) 。包括蛋白質等。

(4)疏水的酸性有機質(HPOA) 。這一組分大致與土壤中的富里酸和胡敏酸相似。

(5)疏水的中性有機質(HPON) 。主要包括碳水化合物、長鏈脂肪酸、烷基醇和帶有少量功能團的腐殖質等。

(6)疏水的鹼性有機質(HPOB) 。主要有芳香族胺類等。

當然,不同學者對DOC的組成問題有不同的見解,在這就不一一詳述了。

四、影響土壤 D O C 含量的因素。(1)季節,一般認為夏季<春季<秋季—冬季,後者的平均含量可達夏季的 150%~200%。(2)溫度,(3)濕度,(4)土壤剖面深度,(5)pH 值,(6)森林採伐和造林等都會影響土壤DOC的含量。

五、測量DOC的方法

(1)乾燒法:此法精度最高,有機碳氧化需要用的儀器價格昂貴,樣品分析用量甚少(3~5 mg) ,且必須乾燥和細磨,當溫度高於 500 ℃時,無機碳可能分解使結果受干擾,所以石灰性土壤就需要用酸作前處理以除掉碳酸鹽,因而多採用濕消化法。

(2)濕氧化法:通常用重鉻酸鹽氧化滴定技術,其測定有機碳效果較差, 因為不能確保樣品完全氧化,對所測結果必須校正,如表土的校正係數為1.19~1.33。另一方面濕消化法需要的時間長,很難消除鉻和強酸,而且一些干擾離子在滴定和比色時也會引起誤差。對於海水多用過硫酸鉀氧化,但空白有相當大的變動性,實際上空白能否得到正確的測定和扣除,是決定海水中 DOC 測定數據能否正確的關鍵。

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