土壤有機(jī)碳分類與測定方法的研究概述①

趙林林 吳志祥 孫 瑞 楊 川 符慶茂 譚正洪

（1 中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院橡膠研究所 海南?？?571101；2 海南大學(xué)熱帶作物學(xué)院 海南?？?571101；3 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部儋州熱帶作物科學(xué)觀測實(shí)驗(yàn)站 海南儋州 571737）

土壤有機(jī)碳庫是地球陸地生態(tài)系統(tǒng)中最重要的碳庫之一［1］。土壤在生態(tài)系統(tǒng)中扮演著“源”“匯”角色，可精準(zhǔn)量化出陸地生態(tài)系統(tǒng)的水土保持、水源涵養(yǎng)、固碳釋氧、生物多樣性保育與可持續(xù)發(fā)展等功能［2］。全球土壤表層（1 m）總碳量預(yù)估為2 100 Pg（1Pg=1015g），其中有機(jī)碳庫儲量約為1 550 Pg，是陸地植被碳庫的2~4 倍，大氣碳庫3倍左右［3］。對土壤的研究經(jīng)歷了從生產(chǎn)功能到生態(tài)功能的變化，土壤有機(jī)碳的概念也在逐步發(fā)展［4］。20 世紀(jì)80 年代前，土壤有機(jī)碳主要指土壤腐殖質(zhì)物質(zhì)，現(xiàn)今土壤有機(jī)碳發(fā)展至土壤中的動(dòng)植物殘?bào)w、腐殖質(zhì)、微生物及其部分分解產(chǎn)物。土壤有機(jī)碳不僅是評價(jià)土壤肥力的至關(guān)因素，而且是全球碳循環(huán)的重要組成部分，對養(yǎng)分供給、土壤理化性質(zhì)和結(jié)構(gòu)改善和減少環(huán)境負(fù)面影響等具有重要作用［5］。土壤有機(jī)碳儲量的小幅變化會影響整個(gè)生物圈生態(tài)系統(tǒng)的波動(dòng)：土壤2 m 深，有機(jī)碳儲量增加5%~15%大氣碳庫含量將降低16%~30%［6］。2015 年，巴黎氣候會議上提出“增強(qiáng)陸地生態(tài)系統(tǒng)中土壤有機(jī)碳的固儲能力可有效抑制大氣中CO2濃度上升”。因此，近年來，土壤有機(jī)碳庫的轉(zhuǎn)化及分類的研究受到越來越多關(guān)注［7］。

Tiessen 等［8］根據(jù)土壤顆粒的大小不同，把土壤有機(jī)碳分為砂粒、粗粉砂粒、細(xì)粉砂粒、粗粘粒和細(xì)粘粒等5 類；Von L M 等［9］以密度為依據(jù)，將土壤分為輕組、重組有機(jī)碳；Chan 等根據(jù)土壤的化學(xué)特性將土壤分為活性碳和非活性碳；Patotn W J等［10］以Century 模型為依據(jù)，將土壤有機(jī)碳庫分為易變碳庫和穩(wěn)定碳庫。目前，大多研究人員以土壤的理化性質(zhì)、微生物利用程度等為依據(jù)對土壤有機(jī)碳進(jìn)行分類，并對土壤的固定、轉(zhuǎn)化能力以及對農(nóng)作物產(chǎn)量的影響進(jìn)行研究［11］。很多研究人員都把土壤有機(jī)碳劃分成活性有機(jī)碳、緩性有機(jī)碳和穩(wěn)定性有機(jī)碳［12］?，F(xiàn)階段，國際上對土壤有機(jī)碳的分類趨于定量化、深層化以及國際化［13］。本文在前人對土壤有機(jī)碳研究基礎(chǔ)上，綜合土壤有機(jī)碳的分類與測定方法，從物理、化學(xué)、生物3個(gè)方面入手，旨在進(jìn)一步認(rèn)識土壤有機(jī)碳的特征，評價(jià)土壤質(zhì)量，改善生態(tài)環(huán)境。

1 土壤有機(jī)碳的分類

1.1 土壤有機(jī)碳的物理分類

土壤有機(jī)碳的物理分類主要以有機(jī)碳相對密度、土壤顆粒大小或土壤團(tuán)聚體等為依據(jù)。因原生質(zhì)土壤狀態(tài)在物理分類過程中被破壞度較低且性能保持良好，近年來，土壤有機(jī)碳的物理分組成為主流。物理分類主要通過崩解、分散、密度離心和沉降等方法來分離出活性不同的有機(jī)碳組分［14］。

1.1.1 密度分類

20 世紀(jì)80 年代就開始采用密度分類法，指采用某種相對密度的溶液將土壤中不同密度的顆粒有機(jī)物質(zhì)分離開來的過程。其中，溶液中沉淀部分被定義為重組有機(jī)碳（Heavy fraction organic carbon，HFOC），懸浮部分物質(zhì)被定義為輕組有機(jī)碳（Light fraction organic carbon，LFOC）。密度分離過程最常采用碘化鈉（NaI）、聚鎢酸鈉（Na6H2W12O40）等水溶性分離溶液［15］。輕組有機(jī)碳庫是介于植物殘?bào)w和腐殖質(zhì)類物質(zhì)的碳庫，主要以游離態(tài)存在。輕組有機(jī)碳是指能觀察到真菌和放線菌孢子的微生物結(jié)構(gòu)體，在土壤總量中的占比較?。?.8%~3.2%），但含碳量占土壤有機(jī)碳總量的15%~32%，大多來自植物碎片、植物根系及木炭，化學(xué)成分多為碳水化合物和氨基酸。重組有機(jī)碳主要成分為腐殖質(zhì)，在土壤中以有機(jī)‐無機(jī)復(fù)合體形式存在，其含量一般占總有機(jī)質(zhì)含量70%~80%。重組有機(jī)碳轉(zhuǎn)化時(shí)間較長且對農(nóng)業(yè)管理措施響應(yīng)不靈敏，對其研究較少，也有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，重組有機(jī)碳中有一種對氣候、植被、施肥等外界環(huán)境非常敏感且易溶于鹽溶液的有機(jī)質(zhì)，暫命名為鹽溶性有機(jī)碳［16］。

1.1.2 顆粒大小分類

由于土壤有機(jī)碳與土壤顆粒結(jié)合緊密，為了研究顆粒結(jié)合有機(jī)碳物理組分，將土壤中粒徑在53~2 000 μm 的碳定義為顆粒有機(jī)碳（Particulate organic carbon，POC）［17］。土壤顆粒有機(jī)碳是動(dòng)植物遺體向土壤腐殖質(zhì)轉(zhuǎn)化的過渡產(chǎn)物，可為微生物、植被生長提供必要的營養(yǎng)元素，一般情況下周期約為6~18 年。由于顆粒有機(jī)碳對外界條件變化的反應(yīng)靈敏，因此土壤中的植物殘留物質(zhì)量、數(shù)量、土壤類型、氣候條件以及耕作管理模式等都會影響顆粒有機(jī)碳的盈缺［18］。土壤有機(jī)碳可根據(jù)土壤顆粒粒徑大小分為砂粒、粗粉砂粒、細(xì)粉砂粒、粗粘粒和細(xì)粘粒等。一般來說，砂粒占比10%，粗粉砂粒占比20%~25%，細(xì)粉砂粒占比16%~19%，粗粘粒占比35%，細(xì)粘粒占比17%~23%［19］。

1.1.3 團(tuán)聚體分類

土壤團(tuán)聚體是土壤結(jié)構(gòu)的基本單元，對土壤有機(jī)碳起到保護(hù)作用，可阻礙微生物與底物相互接觸，降低、抑制微生物活動(dòng)，在土壤形成過程中扮演重要角色。土壤團(tuán)聚體具有協(xié)調(diào)土壤水肥氣熱、影響土壤酶的種類和活性，保持土壤疏松熟化層“三大作用”［20］。土壤團(tuán)聚體含有表層土90%左右的有機(jī)碳，對揭示人為干擾對碳循環(huán)的影響具有重要意義。土壤團(tuán)聚體形成過程依賴有機(jī)膠結(jié)劑的作用，學(xué)者們根據(jù)形成團(tuán)聚體膠結(jié)劑的不同，以250 μm 為界將團(tuán)聚體分為大團(tuán)聚體（Macroaggregates，A）和微團(tuán)聚體（Microaggre‐gates，M），并規(guī)定粒徑≥250 μm 的團(tuán)聚體為大團(tuán)聚體，粒徑＜250 μm的團(tuán)聚體為微團(tuán)聚體。其中大團(tuán)聚體可細(xì)分為＞5 000、2 000~5 000、250~2 000 μm，微團(tuán)聚體可分為53~250、＜53 μm［21］。

1.2 土壤有機(jī)碳的化學(xué)分類

最初土壤有機(jī)碳化學(xué)分類以腐殖質(zhì)類物質(zhì)為主，目前土壤有機(jī)碳化學(xué)分組主要以碳組分在各種提取劑中的氧化性、溶解性和水解性不同進(jìn)行分類，提取劑包括氧化劑、水或酸溶液等［22］。

1.2.1 根據(jù)物質(zhì)組成分類

土壤腐殖質(zhì)（Humic substances，HS）是土壤固相中呈棕色或黑色膠體狀且性質(zhì)較為活躍的物質(zhì)，在土壤總質(zhì)量中僅占一小部分，但在維持土壤肥力、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、保障農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展等方面十分重要。主要表現(xiàn)3個(gè)方面：（1）土壤腐殖質(zhì)是土壤中氮、磷的主要來源，與土壤形成、發(fā)育過程關(guān)系密切，對植物生長起到促進(jìn)作用。（2）土壤腐殖質(zhì)本身的吸附、絡(luò)合作用能降低土壤重金屬、有機(jī)化合物等對土壤的污染。（3）土壤腐殖質(zhì)利用土壤的通透性、滲透性、吸附性和緩沖性等產(chǎn)生作用，改變土壤結(jié)構(gòu)、膠體狀況，起到調(diào)控水分運(yùn)動(dòng)的作用［23］。

土壤腐殖質(zhì)根據(jù)物質(zhì)組成細(xì)分為富里酸（Ful‐vic Acids，F(xiàn)A）、胡敏酸（Humic Acids，HA） 和胡敏素（Humin）3 類［24］。富里酸和胡敏酸是腐殖質(zhì)的主要成分，統(tǒng)稱為腐殖酸。胡敏酸是由具有芳香氣味的芳香碳架和具有親水集團(tuán)的側(cè)鏈碳兩部分組成，其分子大小，芳構(gòu)化程度和功能團(tuán)的數(shù)量都會影響團(tuán)聚體形成過程的速率。胡敏酸性質(zhì)較為活潑，與富里酸的比值（HA/FA）可有效反映出土壤腐殖質(zhì)的品質(zhì)和穩(wěn)定性，比值越高，說明腐殖質(zhì)聚合程度越高，品質(zhì)越好，穩(wěn)定性越好，形成良好土壤結(jié)構(gòu)的能力也越強(qiáng)。胡敏素與土壤礦物質(zhì)結(jié)合最為緊密，主要以有機(jī)無機(jī)復(fù)合體形式存在，屬于惰性腐殖質(zhì)。土壤腐殖質(zhì)的腐殖化過程緩慢，周期從幾十年到上千年不等，且全球范圍內(nèi)的腐殖質(zhì)結(jié)構(gòu)、功能差異不明顯，這些組分在土壤質(zhì)量、作物產(chǎn)量和環(huán)境變化等的評價(jià)中存有滯后性，20世紀(jì)80年代后被逐漸取代［25］。

1.2.2 根據(jù)化學(xué)溶劑分類

根據(jù)土壤有機(jī)碳測定過程中使用的化學(xué)溶劑不同，將土壤有機(jī)碳劃分成易氧化有機(jī)碳、溶解性有機(jī)碳和酸水解有機(jī)碳。

能被333 mmol/L KMnO4氧化的有機(jī)碳命名為易氧化有機(jī)碳（Readily oxidizable carbon，ROC）。易氧化有機(jī)碳在土壤有機(jī)碳中占比為13%~28%，為植物生長、土壤微生物活動(dòng)提供能源，在土壤中易分解、易氧化、易礦化，其周轉(zhuǎn)時(shí)間較短，參與的碳循環(huán)范圍較大，能敏感反映群落植被與土壤環(huán)境早期的細(xì)微變化。測定過程中常用的氧化劑為K2Cr2O7和KMnO4［26］。

溶解性有機(jī)碳 （Dissolved organic carbon，DOC）是指能通過孔徑為0.45 μm 濾膜、結(jié)構(gòu)各異的有機(jī)分子統(tǒng)一體，主要成分為蛋白質(zhì)、氨基酸、大分子腐殖質(zhì)以及碳水化合物。植物凋落物、根系及其分泌物、土壤腐殖質(zhì)以及微生物為溶解性有機(jī)碳提供碳源，溶解性有機(jī)碳性質(zhì)活潑，易溶于水或稀鹽溶液，其親水部分對溶解性有機(jī)碳的溶解起到促進(jìn)作用，含量隨土壤深度的增加而減少；疏水部分為土壤微生物提供碳源，參與溫室氣體的排放［27］。溶解性有機(jī)碳作為陸地生態(tài)系統(tǒng)中較為活潑的有機(jī)碳組分，既能被礦質(zhì)土壤吸附，也能隨土壤水分的移動(dòng)進(jìn)入水體環(huán)境，成為土壤圈層連接其他圈層的重要物質(zhì)形式。因此，對土壤DOC 在陸地碳循環(huán)中的研究也越來重視［28］。

酸水解是指利用硫酸和鹽酸作為提取劑來提取土壤中的氨基酸、氨基糖以及碳水化合物等物質(zhì)。提取過程中，硫酸可提取22%~45%有機(jī)碳，而鹽酸可提取30%~87%有機(jī)碳。酸水解作用將酸水解有機(jī)碳分為活性有機(jī)碳和惰性有機(jī)碳，以此計(jì)算惰性指數(shù)、衡量惰性有機(jī)碳庫大小。酸水解成分為多糖、核酸和蛋白質(zhì)，未水解成分主要為木質(zhì)素、脂肪、蠟、樹脂和軟木脂等，2%鹽酸可水解半纖維素，80% 硫酸可水解結(jié)晶纖維素［29］。酸水解分組方法可預(yù)測有機(jī)碳的礦化，比熱水提取有機(jī)碳應(yīng)用廣，稀釋酸水解提取的糖類是熱水提取糖類的5~16 倍，約占土壤總糖類的65%~85%。酸水解產(chǎn)物中的碳水化合物，雖然含量僅占總有機(jī)碳的10%~20%，卻是微生物的主要碳源和能源。活性有機(jī)碳作為土壤有機(jī)碳和土壤性質(zhì)研究中的重要指標(biāo)和對象，參與土壤團(tuán)聚體的形成。酸水解作用是通過去除參與微團(tuán)聚化的多價(jià)陽離子，使閉蓄態(tài)或復(fù)合體中的有機(jī)碳溶解，與鹽酸相比，用硫酸水解有機(jī)碳組分更易受礦質(zhì)的影響［30］。

1.3 土壤有機(jī)碳的生物分類

土壤有機(jī)碳的生物分類是用特定的生物方法將土壤有機(jī)碳分為生物潛在可礦化碳（Potentially mineralizable carbon，PMC））、微生物生物量碳（Soil microbial biomass carbon，SMBC）。微生物生物量碳指土壤中小于5~105 μm3的活細(xì)菌、真菌、藻類和土壤微生物體內(nèi)所含的碳，是土壤中最活躍的一部分有機(jī)碳［31］。微生物生物量碳在土壤中占比較少，直接參與土壤代謝與分解，是土壤中至關(guān)重要的部分。把微生物生物量碳與土壤有機(jī)碳的比值來衡量土壤碳的平衡、積累或消耗，即為評價(jià)土壤有機(jī)碳動(dòng)態(tài)變化的指標(biāo)。目前可測定土壤微生物生物量碳的方法很多，例、如直接鏡檢法、三磷酸腺苷分析法、熏蒸培養(yǎng)法，熏蒸提取法，底物誘導(dǎo)呼吸法和磷脂脂肪酸法等，其中最常用的則是氯仿熏蒸法［32］。生物潛在可礦化碳的測定需要采用微生物學(xué)方法，即微生物分解有機(jī)物質(zhì)過程中每單位微生物量產(chǎn)生的CO2量。高值代表發(fā)酵微生物區(qū)系的活性，低值則反映穩(wěn)態(tài)土著性微生物區(qū)系的活性，該指標(biāo)同時(shí)是評價(jià)土壤肥力的重要尺度之一，在整個(gè)碳循環(huán)過程中起著至關(guān)重要的作用［33］。

2 土壤有機(jī)碳的測定方法

隨著對全球碳匯和碳循環(huán)的深入研究，土壤有機(jī)碳的測定方法也越來越多樣化、精準(zhǔn)化。根據(jù)土壤有機(jī)碳分類方法可將土壤有機(jī)碳的測定方法分成3類：第一類以土壤有機(jī)碳的密度、顆粒大小、團(tuán)聚體大小為依據(jù)；第二類以土壤有機(jī)碳的物質(zhì)組成、分類溶劑、穩(wěn)定性為依據(jù)；第三類以土壤有機(jī)碳的生物活性為依據(jù)［34］。

2.1 土壤有機(jī)碳的物理測定方法

2.1.1 密度分組技術(shù)

密度分組技術(shù)以土壤在一定比重溶液中的沉降程度不同為原理，將土壤有機(jī)碳分為輕組有機(jī)碳和重組有機(jī)碳［35］。比重溶液多選擇碘化鈉、溴化鉀、硫酸鎂和聚鎢酸鈉等，其中最常用的則是碘化鈉溶液。測定方法：采集回來的土壤進(jìn)行風(fēng)干處理，然后過2 mm 篩，稱取土樣10 g 于50 mL離心管中，加入20 mL NaI 溶液 （密度 1.8 g·cm‐3）震蕩，確保土壤與溶液混合均勻，隨后加入10 mL蒸餾水清洗離心管內(nèi)壁，混合液靜置一段時(shí)間，在離心機(jī)轉(zhuǎn)速為5 000 r/min下離心10 min，將離心管中的上清液過0.45 μm濾膜，并用蒸餾水沖洗至濾液無色為止，最后將濾膜部分和離心管剩余部分物質(zhì)分別轉(zhuǎn)移到鋁盒中烘干，其中，濾膜部分為輕組有機(jī)碳，離心管部分為重組有機(jī)碳［36］。

2.1.2 土壤顆粒分級技術(shù)

土壤顆粒分級以土壤粒徑大小為依據(jù)進(jìn)行劃分。土壤風(fēng)干處理后，稱取10 g 倒入250 mL 燒杯中，隨后加入100 mL 水震蕩，震蕩均勻后在超聲波發(fā)生器上處理30 min，將溶液過53 μm篩，得到粒徑53~2 000 μm 砂粒組分，根據(jù)離心時(shí)間和離心速度不同進(jìn)而可以分離出粒徑為5~53 μm 的粗粉砂粒，2~5 μm 的細(xì)粉砂粒，0.2~2 μm 的粗粘粒，＜0.2 μm為細(xì)粘粒［37］。

2.1.3 篩分法測定團(tuán)聚體

篩分法包括濕篩法和干篩法2種，由于干篩法分離結(jié)果重復(fù)性差，因此，常采用濕篩法測定團(tuán)聚體。即稱取風(fēng)干土樣100 g 于土壤團(tuán)粒分析儀上，用5 mL 超純水浸潤8 h，再通過2 000、250、53 μm 篩子，篩分時(shí)振幅 3 cm，頻率 50 次/min，全程在純水中進(jìn)行，分離出粒徑＞2 000 μm、250 ~2 000 μm、53~250 μm、＜53 μm4類團(tuán)聚體，其中，粒徑 ＞ 250 μm 稱為大團(tuán)聚體，＜250 μm 稱為微團(tuán)聚體［38］。

2.2 土壤有機(jī)碳的化學(xué)測定方法

2.2.1 腐殖質(zhì)分組技術(shù)

土壤腐殖質(zhì)提取分離方法如圖1，稱取2.5 g土樣倒入100 mL 的離心管，隨后加入50 mL 0.1 mol/LNaOH 與 0.1 mol/L Na4P2O7混合液混勻，浸提一段時(shí)間后連續(xù)震蕩5 min，在沸水浴中煮1 h，放入離心機(jī)中離心，離心上清液置于50 mL 試管中，所剩難溶性殘?jiān)鼮楹羲亍Ｔ儆?.5 mol/L H2SO4作為酸化劑分離出胡敏酸與富里酸，其中，富里酸一般采用疏水樹脂｛XAD‐8｝純化［39］。

圖1 土壤腐殖質(zhì)提取分離流程圖

2.2.2 化學(xué)溶劑分組技術(shù)

溶解性有機(jī)碳測定方法：稱取10 g 風(fēng)干土樣于100 mL 三角瓶中，加入鹽溶液浸提（土液比1：5）30 min，離心機(jī)離心（5 000 r/min）15 min，上清液用0.45 μm 濾膜抽濾，濾液在TOC 分析儀上測定，通過土液比將溶解性有機(jī)碳濃度（mg/L）值換算成土壤溶解性有機(jī)碳含量（mg/kg），常用的提取劑鹽溶液有CaCl2、KCl、K2SO4［40］。

易氧化有機(jī)碳測定方法：稱取0.5 g 細(xì)土倒入50 mL離心管中，同時(shí)設(shè)置空白對照（離心管內(nèi)不加土樣，其余操作一致）；加入25 mL333 mmol/L KMnO4溶液，室溫下震蕩30 min 后，在離心機(jī)中離心（5 000 r/min）5 min；離心上清液按照1∶250比例用蒸餾水稀釋，在分光光度計(jì)565 nm 測定稀釋樣品的吸光值。根據(jù)加土樣和未加土樣樣品的吸光值之差，計(jì)算出KMnO4的濃度變化，氧化過程中KMnO4濃度每變化1 mmol/L 相當(dāng)于氧化 9 mg 碳［41］。

酸水解有機(jī)碳的測定用硫酸做提取劑：準(zhǔn)確稱取1.00 g 土樣于消煮管中，隨后加入20 mL 2.5 mol/LH2SO4于105 ℃下消煮20 min，消煮結(jié)束，放置室溫后用離心機(jī)離心（5000 r/min）20min，第一次離心完倒出上清液，二次離心，兩次上清液均在0.45 μm濾膜下過濾，測得酸水解產(chǎn)物為土壤有機(jī)碳活性組分I；離心管中的殘留物烘干后加入26 mL1 mol/LH2SO4油浴3 h（105 ℃）后重復(fù)上述離心操作，測得酸水解產(chǎn)物為土壤有機(jī)碳活性組分Ⅱ［42］。另一種用鹽酸作為提取劑：稱取2 g 土樣于消煮管中，加入6 mol/LHCl 消煮16 h（115 ℃），樣品冷卻室溫后烘干至恒重，測得的碳含量即為惰性有機(jī)碳，總有機(jī)碳量減去惰性有機(jī)碳即為酸水解有機(jī)碳［43］。

2.3 土壤有機(jī)碳的生物測定方法

微生物生物量碳的測定目前有氯仿熏蒸培養(yǎng)法、氯仿熏蒸浸提法、基質(zhì)誘導(dǎo)呼吸法等，由于微生物的多樣性，測定方法也不盡不同，應(yīng)用最多的是氯仿熏蒸浸提法［44］。即稱取過2 mm 篩土樣25 g 于100 mL 燒杯中，放入干燥皿，同時(shí)放入裝有50 mLNaOH溶液和50 mL氯仿的燒杯一同干燥，干燥皿底部加入少量水保持濕度，干燥皿密封好，通過頂部活塞抽出內(nèi)部空氣，直至干燥皿中的氯仿沸騰3 min，隨后關(guān)上活塞并且密閉干燥皿，將干燥皿放在避光處熏蒸24 h，熏蒸結(jié)束后放出干燥皿中氯仿，再用真空泵反復(fù)抽氣，直至干燥皿中沒有氯仿氣味。熏蒸結(jié)束后，把所有樣品小心轉(zhuǎn)移至250 mL 三角瓶中，隨后加入100 mL 0.5mol/L K2SO4溶液震蕩浸提30 min，浸提結(jié)束后過濾浸提液，濾液放于塑料瓶中儲存。同時(shí)做對照，即把未進(jìn)行熏蒸的土壤也用同濃度的K2SO4溶液震蕩、浸提、過濾。K2SO4浸提液應(yīng)立即用TOC分析儀測定或放在4 ℃冰箱中保存，通過比較熏蒸與未熏蒸土樣浸提液中含碳量的差異，計(jì)算出微生物生物量［45］。

目前，土壤有機(jī)碳礦化速率變化主要通過測定土壤潛在的碳礦化，了解干擾對土壤碳礦化速率的影響，即通過每單位微生物量產(chǎn)生的CO2量來測定，這也是國際上通用的短期土壤培養(yǎng)法：取適量的土壤樣品于密閉容器中，同時(shí)放入一杯NaOH 溶液用于吸收CO2，保持容器內(nèi)的持水量培養(yǎng)一段時(shí)間后，用HCl溶液滴定NaOH 溶液，即可用實(shí)驗(yàn)過程消耗的鹽酸量求得土壤可降解量。且在培養(yǎng)可降解碳過程中，要保證土壤樣品所處的環(huán)境溫度、濕度適宜，密閉性良好［46］。

3 展望

土壤有機(jī)碳尤其是活性較高的有機(jī)碳，對有機(jī)物質(zhì)分解、礦化速率、養(yǎng)分循環(huán)以及土壤結(jié)構(gòu)的生物物理控制有重要作用，成為陸地生態(tài)系統(tǒng)中研究的熱點(diǎn)，也是全球變化問題研究的核心內(nèi)容之一?？v觀國內(nèi)外學(xué)者對土壤碳庫組分的研究可以看出：

（1）土壤有機(jī)碳測定過程中，由于實(shí)驗(yàn)環(huán)境、研究目的以及測定方法的不同，造成實(shí)驗(yàn)結(jié)果差異。比如氯仿熏蒸法測定土壤微生物量碳時(shí)存在的缺陷：有效性指標(biāo)易受外界環(huán)境的影響；生物潛在可礦化碳無直接測定方法，間接測定過程誤差較大；分離重組、輕組有機(jī)碳的研究較少，至今未找到分離過程中相對理想的密度分離液；顆粒有機(jī)碳分組依據(jù)、樣品處理等問題還沒有較為明確的統(tǒng)一。

（2）對土壤有機(jī)碳的研究不夠全面。活性有機(jī)碳、總有機(jī)碳的研究較多，但全面研究各類碳及其轉(zhuǎn)換關(guān)系的較少。土壤碳存在著極其復(fù)雜的轉(zhuǎn)化過程，僅從一種碳變化分析土壤‐大氣碳循環(huán)機(jī)理是不夠深入的。需要在此基礎(chǔ)上對土壤中各類碳的變化及相關(guān)關(guān)系進(jìn)行全面深入研究，這對實(shí)現(xiàn)土壤固碳、節(jié)能、減排，提高土壤肥力，改善生態(tài)環(huán)境具有重要意義。

（3）近年來，學(xué)者們主要根據(jù)土壤有機(jī)碳的有效性、特性、分離提取方法來命名、劃分，對土壤有機(jī)碳測定方法由最初的劇烈提取手段（化學(xué)分組技術(shù)）發(fā)展到輕微提取手段（物理分組技術(shù)）再發(fā)展到幾乎保持土壤微生物活性手段（生物方法）。因此，在土壤有機(jī)碳測定過程中應(yīng)更加規(guī)范使用先進(jìn)的儀器、設(shè)備，如紅外光譜核磁共振和同位素示蹤等；在土壤有機(jī)碳分組問題上應(yīng)明確各類碳組分概念和聯(lián)系；在土壤有機(jī)碳的測定方法上應(yīng)更加統(tǒng)一，使其整個(gè)有機(jī)碳研究更加規(guī)范化、系統(tǒng)化。

土壤碳庫構(gòu)成特征直接影響土壤碳庫變化，充分了解土壤碳庫構(gòu)成對土地利用的響應(yīng)，增強(qiáng)土地的合理利用程度，從而實(shí)現(xiàn)土地的可持續(xù)發(fā)展。土壤有機(jī)碳的不同分類系統(tǒng)對理解有機(jī)物質(zhì)分解、礦化、養(yǎng)分循環(huán)變化以及土壤結(jié)構(gòu)的改善有重要作用，成為陸地生態(tài)系統(tǒng)中碳循環(huán)的熱點(diǎn)問題。