土壤水溶性有机碳研究概述
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摘 要：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。
关键词：土壤有机质；水溶性有机碳；土壤含水率
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.15.222
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。WSOC源于调落物、腐殖质、代谢产物、根系分泌物及有机质水解产物等，受很多的环境因子的影响。相关研究发现，风干土加水后，其中的WSOC含量显著升高，但关于为什么增加及其增加量的来源仍未被揭示。
有关学者通过对不同类型土壤的研究[3]，揭示了土壤WSOC的主要环境因子为土壤水分。降雨导致WSOC极显著增加，降雨过后又将恢复到增加前的水平，这可能是因为土壤表面的凋落物中的WSOC，随着雨水下渗，也可能是因为土壤水分的增加导致土壤微生物活动强烈，进而将土壤中的有机物转化成WSOC；有关对森林土壤的研究，发现增加淋溶次数、提高温度，淋洗出的WSOC总量均为显著增加；倪进治等[4]研究表明，WSOC与植被类型、土壤微生物量相关性高，同时与土壤總有机碳为极显著相关，与TN、含水率显著相关，与温度、pH不显著。综上，水分对WSOC产生的影响是由于土壤水分变化会溶解那些土壤表面有机物质，而温度对WSOC产生的影响可能是由于随着温度的升高，WSOM的分子扩散速度越来越快[5]。
2.2 研究技术
随着对水溶性有机质研究的深入，相关的研究技术也在不断地更新完善。其中紫外可见光谱分析法、荧光光谱分析方法应用较为广泛。紫外可见光谱分析法能够与分子量、分子结构相结合，用于分析不饱和的有机化合物；而荧光光谱分析法具有很多优点，比如：灵敏度高、选择性高、用样量较少、重现性好、操作简便等，故可被运用到研究多种不同来源中可溶性有机质。Kalle K第一次用荧光光谱表征有机质的理化特性，后来荧光技术不断发展应用，至今的三维荧光光谱分析法是反映荧光强度随发射与激发波长对的变化特征，三个维度由荧光强度、荧光发射波长和荧光激发波长组成，这种方法无需破坏原样品结构且能快速获取详细全面的光谱学信息。因为所有的荧光物质都具有其特有属性，也就是三维荧光光谱特征信息，故该光谱法的选择性较高。三维荧光光谱技术在环境监测领域有着较广泛的应用，国外较多研究应用三维荧光光谱技术分析水体中溶解有机物及其荧光特性；郭卫东等在2010年运用三维荧光光谱法分析了河口区溶解有机物的荧光特性[6]；吕晶晶等[7]对人工湿地中水溶性有机物三维荧光光谱特性的进行了分析。
3 展望
有关WSOC的研究已很多，这些研究主要集中在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。
参考文献：
[1]徐秋芳，姜培坤.不同森林植被下土壤水溶性有机碳研究[J].水土保持学报，2005，18（06）：84-87.
[2]倪进治，徐建民，谢正苗.土壤生物活性有机碳库及其表征指标的研究[J].植物营养与肥料学报，2001，7（01）：56-63.
[3]张甲珅，陶澍，曹军.土壤中水溶性有机碳测定中的样品保存与前处理方法[J].2000，31（04）：174-176.
[4]倪进治，徐建民，谢正苗等.不同施肥处理下土壤水溶性有机碳含量及其组成特征的研究[J].土壤学报，2003，40（05）：724-730.
[5]林滨，陶澍，刘晓航.土壤与沉积物中水溶性有机物释放动力学研究[J].环境科学学报，1997，17（01）：8-13.
[6]郭卫东，黄建平，洪华生等.河口区溶解有机物三维荧光光谱的平行因子分析及其示踪特性[J].环境科学，2010，31（06）：1419-1427.
[7]吕晶晶，张列宇，席北斗等.人工湿地中水溶性有机物三维荧光光谱特性的分析[J].光谱学与光谱分析，2015，35（08）：2212-2216.
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