土壤溶解有机碳的研究进展(5)

土壤溶解有机碳的研究进展

壤积累的有机碳总量较少；另一方面长期施用硫酸铵、普钙和氯化钾等酸性或生理酸性肥料后土壤pH下降，使土壤微生物的生命活动减弱；此外长期单施化肥使土壤团聚体受到破坏，微生物的生存环境变劣，很可能也是微生物生物量碳降低的原因之一。

5 土壤DOC的生态环境效应

5.1 DOC与水体富营养化

DOC作为最基本的生物降解资源已受到从们的广泛注意，它是矿质土壤的活性有机碳，对土壤C、N、S、P等养分的迁移、转化起着重要的作用。水域生态系统中，进入地表水的有机物是全球碳循环的重要部分。陆地生态系统影响水生生物代谢和流体化学的一个主要方面是流动水中带有DOC，土壤和溪流中DOC浓度上升对水质具有重要的影响。DOC中易被氧化的化合物可以充当化学和生物的需氧化合生物，从而降低水中的氧浓度。Davies-Colley和Vant研究表明，在清澈的湖水中，DOC可以吸收某些波长的光，从而影响浮游生物的数量。

5.2 DOC与温室气体排放

土壤活性有机碳是微生物生长的速效基质，其含量高低直接影响土壤微生物的活性，从而影响温室气体的排放。例如，土壤甲烷细菌、甲氧化菌、氨化细菌、硝化、反硝化细菌的活性直接影响CO2、CH4、N2O的产生、排放。Wang等[59]认为，产甲烷菌需要额外的速效碳源来激活。土壤DOC的含量与CH4产生量显著相关，增加淹水土壤活性有机碳含量可以增加CH4 生成量。Yagi等[60]人研究指出，CH4排放量和易矿化碳呈明显的线性关系。Schutz等[61]人报道，在秸秆施用量的一定范围内，CH4排放量随稻秆含量的增加而增加。Lindau等人实验表明，种植水稻时施用尿素，CH4、N2O排放量增加，可以解释为尿素的施用促进了水稻植株的生长，使植株渗出更多的根分泌物，活性有机碳增多，CH4细菌和NO2产生的相关细菌的活性提高，同时也提供了更多的甲烷基质，故CH4和N2O排放量增加。 5.3 DOC与养分的关系

土壤溶解有机碳对调节土壤养分流有很大影响，与土壤内在的生产力高度相关。其中土壤生物量碳、易氧化碳、可矿化碳和土壤碳素有效率与土壤有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效氮、速效磷、速效钾、pH呈显著或极显著的相关性，而土壤有机碳只与上述指标部分相关或不相关。这说

明，土壤生物量碳、易氧化碳、可矿化碳和土壤碳素有效率指示土壤肥力动态变化比土壤有机碳更加灵敏，可以用来指示土壤肥力的动态变化[62]。虽然DOC仅占土壤有机碳的1%~5%，但它对调节阳离子淋洗、金属溶解、矿物风化、土壤微生物活动、酸性阴离子的吸附－解吸以及其它土壤化学、物理和生物学过程具有重要意义，它是联系陆地和水域生态系统元素地球化学循环的重要环境化学物质。 5.4 DOC对金属元素迁移的影响

土壤水溶性有机质作为有机配位体，由于含有羧基、羟基、羰基和甲氧基等活性功能团，可以与铝、镉、铅、锌、铜等重金属元素之间发生络合作用形成无机复合体，这将影响金属离子在土壤中的形态、迁移及生物有效性和毒性。因此土壤水溶性有机碳与金属离子的相互作用的研究在农学、地球化学和环境科学中都很重要。DOC与重金属吸附的关系问题，大量研究都集中在Cu和Cd。Lehman等[63]认为不管在任何氧化-还原条件下，DOM都能使Cu的迁移能力大增加。Sebastien等[64]研究结果表明，DOC含量增加300％~400％，可溶性Cu增加400％~500％。陈同斌等研究指出DOM对土壤中Cd的吸附行为具有明显的抑制作用，增加DOM可使Cd最大吸附容量和吸附率明显降低，其最大吸附容量的降低幅度最大可达到94％。

土壤中有机碳的运输是调整Al迁移的一个重要因子，因为它在土壤溶液中的浓度较高且能络合大量的Al。水溶性有机质与溶液铝之间的络合作用也降低了单体铝的毒性。土壤溶液中Al水平与焦磷酸浸提出的有机碳有关，并且与总有机碳有关[65]。越来越多的证据表明，土壤中固相有机复合体控制Al的浓度。David和Driscoll[73]研究证明，各层土壤溶液中的总Al浓度与pH呈负相关（r = -0.43, p<0.01, n=136），但这不能应用回归解释总Al的变化，pH与总Al之间缺乏一个好的相关关系，这可能与有机络合Al有关，仅仅用pH不能预测土壤溶液中Al的浓度。这使评价酸沉降对Al溶出和对水陆生态系统潜在的毒害这一问题变得更为复杂。Ross等[3]研究指出，活性溶解Al（活性儿茶酚紫法）和总Al（石墨炉法）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正相关，因而DOC可能控制着酸性土壤中铝的移动。Anderw和John[66]认为土壤中总有机酸与溶解铝和溶解铁有显著的关系。

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