全 文 :土壤溶解性有机质的特性与环境意义 3
赵劲松1 ,2 3 3 张旭东1 袁 星1 ,2 王 晶1
(1 中国科学院沈阳应用生态研究所陆地生态过程重点实验室 , 沈阳 110016 ;2 东北师范大学环境科学系 , 长春 130024)
【摘要】 土壤生态环境是一个复杂的多介质多界面体系. 尽管关于土壤溶解性有机质的研究还不完善 ,
但现有的研究表明 , 它是这一环境中最为活跃的化学组成之一. 由于土壤溶解性有机质在 C、N、P 和 S等
营养元素的生物地球化学过程、成土过程、微生物的生长代谢过程、土壤有机质分解和转化过程以及土壤
污染物的迁移过程有着重要的作用 , 因此已成为土壤科学、生态科学和环境科学交叉领域的研究热点.
本文从土壤溶解性有机质的提取方法、来源、组成、含量和影响因素、生物有效性及环境意义等方面的研究
进展作了简要的论述 , 同时提出了未来的研究方向.
关键词 溶解性有机质 提取方法 来源 组成 生物有效性 环境意义
文章编号 1001 - 9332 (2003) 01 - 0126 - 05 中图分类号 S153. 6 + 21 文献标识码 A
Characteristics and environmental signif icance of soil dissolved organic matter. ZHAO Jinsong1 ,2 , ZHAN G
Xudong1 , YUAN Xing1 ,2 ,WAN GJing1 (1 Key L aboratory of Terrest rial Ecological Process , Institute of A pplied
Ecology , Chinese Academy of Sciences , S henyang 110016 ;2 Depart ment of Envi ronmental Science , Northeast
Norm al U niversity , Changchun 130024 , China) . 2Chin. J . A ppl . Ecol . ,2002 ,14 (1) :126~130.
Soil is a complex ecosystem with multi2interface. A numerous studies on soil dissolved organic matter (DOM)
were carried out , and proved that DOM was one of the most active chemical components in the environment . In2
creasing attention has been paid on the study of soil DOM , especially in recent years , and the study has become
an interdisciplinary focus in the fields of soil science , ecology , and environmental science due to the important
roles of DOM in the biogeochemical cycles of carbon , nitrogen , phosphorus , sulfur , etc. In addition , DOM has
significant effects on pedogenesis , growth and metabolism of soil microorganisms , decomposition and transforma2
tion of soil organic matter , and transport of pollutants in soils. The recent literatures about extraction methods ,
origin , composition , contents and controlling factors , bioavailability , and environmental significance of DOM
were therefore reviewed , and future research aspects on this topic were also proposed.
Key words Dissolved organic matter , Extraction method , Origin , Composition , Bioavailability , Environmental
significance. 3 中国科学院陆地生态过程重点实验室基金和中国科学院“百人计
划”资助项目.3 3 通讯联系人.
2001 - 08 - 31 收稿 ,2002 - 03 - 12 接受.
1 引 言
土壤溶液中含有结构不同、分子量各异、数量变化不定
的溶解性有机质 (Dissolved Organic Matter , DOM) , 其中可
以用化学方法鉴别的只有很小一部分低分子量的物质 , 如
有机酸、糖类以及氨基酸等 ; 大部分 DOM 是具有高分子量
的络合分子物质 , 也就是溶解性的腐殖质[25 ] . 由于 DOM
是由很多有机化合物组成的复杂的混合物 [25 ] , 因此 , DOM
通常定义为可以通过 0. 45μm 孔径滤膜的大小和结构不同
的有机分子的连续统一体 [31 ] . 土壤 DOM 在 C、N、P 和 S 等
营养元素的地球生物化学过程 [49 ,60 ] 、成土过程[16 , 54 , 60 ] 、微
生物的生长代谢过程 [39 , 50 ] 、土壤有机质分解过程 [31 ]以及土
壤中污染物的迁移等过程 [20 ,58 ]有着重要的作用. 近年来已
成为土壤、环境和生态科学领域所关注的焦点和研究的前沿
课题之一. 对土壤中 DOM 的研究主要集中于以下几个方
面 : 1) DOM 的提取方法 ; 2) DOM 的来源 ; 3) DOM 的组成
和结构 ;4) DOM 的含量和影响因素 ; 5) DOM 的生物有效
性 ; 6) DOM 的环境意义等. 国内这方面的研究刚刚兴
起[5 , 6 , 35 ] , 本文的目的是对近年来国外关于土壤 DOM 的
研究进展作一个概括性的综合评述.
2 DOM 的提取方法
就本文中所述的土壤 DOM 包括两类 [25 , 43 ] : 1) 水溶性
有机质 (Water2Soluble Organic Matter , WSOM) ,即用水或稀
盐溶液提取的可以通过 0. 45μm 滤膜的土壤有机质 , 通常用
作土壤 DOM 的替代物 ;2)土壤溶液溶解性有机质 (Dissolved
organic matter in soil solution) , 即存在于土壤溶液和渗出液
中的可以通过 0. 45μm 滤膜的溶解性有机质. 根据定义 ,
WSOM 通常用水或稀盐溶液提取 , 用水或稀盐溶液对土壤
进行淋滤也被用于分离 WSOM[10 ] . WSOM 通常可以用纯
水振荡提取 , 但这种提取方法容易造成粘土颗粒的分散 , 难
以得到可供分析使用的澄清溶液 , 因此通常采用稀盐溶
液[43 ] . 常用的稀盐溶液有 CaCl2 、KCl、K2 SO4 [43 ] , 某些情况
下也可使用磷酸盐缓冲溶液 [33 ,44 ] . 使用稀盐溶液提取可破
应 用 生 态 学 报 2003 年 1 月 第 14 卷 第 1 期
CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY ,Jan. 2003 ,14 (1)∶126~130
坏土壤表面的吸附平衡 , 如磷酸根离子具有配位体交换作
用 , 可使一些吸附在土壤矿物颗粒上有机质释放出来 [50 ] .
就提取可溶的有机质而言 , 使用提取液不同 ( H2 O , K2 SO4 ,
CaCl2 , CaSO4 , 磷酸盐缓冲溶液) [1 ,22 ,24 ,33 ,44 ] , 提取时间长
短相差较大 ( 30s~ 24h) [22 ] , 离子强度 ( 0. 01~ 1. 5mol ·
L - 1) [1 , 14 ] 、水土比例 (2∶1~35∶1) [14 ]等不同 , 使得这些方法
得到的数据之间差异较大 , 缺少可比性.
212 土壤溶液溶解性有机质的提取
土壤溶液溶解性有机质 , 即流动于土壤孔隙、缝隙及间
隙 , 以及附着于土壤微孔及土壤团块内土壤溶液所溶解的
有机质 , 可以通过离心法 , 负压渗漏法或零压渗漏法提取.
对田间土壤湿度条件下采用离心法所得到的溶液 , 在化学
组成上与土壤大、中、小微孔中的土壤溶液相似 [53 ] . 因为研
究 DOM 的目的之一是估算土壤中有机质的淋失量或动态
变化 , 通常需要对某一实验地进行长期的研究 [23 , 43 ] , 所以
负压渗漏法或零压渗漏法是更为常用的方法 [37 ,38 ,49 ] . 这一
方法在土壤水以缝隙和大空隙优先流为主要流动方式 , 以
及质地均一的土壤中效果良好 , 但在以微孔作为主要排水
途径 , 即排水不良的粘质土壤上的应用则受到限制. 另外 ,
这一田间条件下的负压渗漏法或零压渗漏法必须有较大的
采样数量才能采集到有代表性的土壤体积中的土壤溶
液[25 ] . 而且 , 负压渗漏法或零压渗漏法采集的土壤溶液不
同 , 前者主要采集较小孔隙中的土壤溶液 , 而后者主要采集
接近饱和条件下的土壤溶液 [23 , 43 ] .
3 DOM 的来源
近年来有关土壤 DOM 的来源已得到广泛的研究. 一般
认为 , 土壤 DOM 可能有 4 种不同的来源 [31 , 60 ] , 即腐殖化
的有机质、植物凋落物、根系分泌物和微生物生物量. 另外 ,
有机肥料、土壤动物的排泄物对 DOM 有着微小的或局域性
的贡献[60 ] . 尽管如此 , 在不同土壤及环境条件下不同来源
的 DOM 相对贡献仍不清楚.
McDowell 和 Likens[38 ] 认为在森林土壤中 , 大部分
DOM 来源于腐殖质的淋滤与微生物的分解. Zsolnay[60 ]也
认为腐殖化的有机质是 DOM 的主要来源 , 因为相对于植物
凋落物 , 腐殖质具有更大的比例. 与之相反 , Qualls 等 [52 ]在
对落叶森林生态系统的研究表明 , DOM 最大净增加发生于
Oi (枯枝落叶层) . Qualls 和 Haines[49 ]进一步的研究表明 , 新
近的凋落物对 DOM 产生的速率变化具有显著的影响.
Casals 等[4 ]发现 , 松树林土壤的渗滤液中的大部分有机氮来
源于 Oi 和 Oe (凋落物部分分解层 ) . Huang 等[26 ,27 ] 和
Michalzik 等[41 ]的研究也表明 , 最大数量的溶解性有机碳、
氮和水溶性的有机氮、磷发生于 Oi. 而且 , Currie 等[13 ] 对
DOM 的淋滤过程的模拟研究表明 , 土壤腐殖质对淋滤液中
DOM 的通量没有贡献.
由于根的分解和代谢 , 以及根系分泌物的缘故 , 根际通
常具有较高的 C 通量[17 ] . 根际周围有机质的周转量相对较
大 , 具有高的微生物活性 [7 , 29 ] . 因此 , 有相当数量的 DOM
便来源于这一地下 C 源. 因为土壤中微生物生物量具有很
高的活性 , 因此它也是潜在的 DOM 来源. 最近对土壤溶液
中的 DOM 结构和组分的研究表明 , 微生物代谢产物在
DOM 中占有相当大的比例. 与植物凋落物和土壤各粒级中
腐殖质含有的糖类物质相比 , 在 DOM 中的糖类物质中己糖
和脱氧己糖比戊糖的比例要大. 因为微生物很少产生戊
糖[21 , 28 ] , 所以 DOM 中糖类可能主要来源于微生物.
4 DOM 的组成和结构
由于土壤中 DOM 的组分复杂 , 而且各个组分的比例都
很小 , 所以对 DOM 组成的研究非常困难. 研究 DOM 组成
的方法通常有 4 类[49 ] : 1) 对单个化合物的研究 ; 2) 以生物
化学分类对化合物组分的研究 , 如蛋白质、游离氨基酸、单
糖、多糖、脂、酚、丹宁等 ; 3)以分子大小分类的研究 ;4) 用吸
附色谱法将 DOM 综合地分为化学与功能不同的组成 , 如亲
水性和疏水性酸、碱和中性物质.
对以上几种方法的选择是建立在描述 DOM 特性的目
的上. 通常土壤及环境工作者还需考虑 DOM 的组成、化学
结构及类型、可迁移性和表面行为 (阴、阳离子及配体交换作
用等) 、溶液 p H 的影响、与污染物的结合性能等 [49 ] . 由于前
两类方法所涉及到的 DOM 组成只占 DOM 总量的很小的一
部分 , 很难代表整个 DOM 的全部 , 而第三类方法虽可以代
表全部样品 , 但它不能反映 DOM 的组成类型、表面反应性、
酸性或生物有效性[25 , 49 ] . 唯有第四类方法是建立在不同
p H值条件下的 DOM 的极性和表面特性之上 ,充分考虑了
以上几种因素 , 除在操作中损失的小部分外 , 基本上可以代
表样品中的全部 DOM. 表 1 给出了由第四类方法得到的
DOM的不同组分的化学组成、化学性质及占DOM的百分
含量.
表 1 土壤溶解性有机质的一般组成[ 20 ,49]
Table 1 General compositions of soil dissolved organic matter
DOM 组分
DOM
fractions
结构组成
Compound
classes
化学性质
Chemical
properties
相对含量
Comments
( %)
疏水性 Hydrophobic
酸性化合物
Acids
5~9 个碳原子的脂肪羧酸 , 1
~2 个环的芳香羧酸 , 1~2 个
环的酚、棕黄酸、腐殖酸、与
腐殖质键合的氨基酸、肽和糖
酸交换量为
8. 5~ 11. 8
mol ·kg - 1
C ,p H 取决
于电荷密度
30~70
中性化合物
Neutrals
烃 , > 5 个碳原子的脂肪醇、
胺、酯、酮
和醛 , > 9 个碳原子的脂肪羧
酸、脂肪胺 , ≥3 个环的芳香
羧酸、芳香胺
≈15
碱性化合物
Bases
除嘧啶以外的 1~2 个环的芳
香胺、脂和醌
< 1
亲水性 Hydrophilic
酸性化合物
Acids
≤5 个碳原子的脂肪酸、多官
能团酸
酸交换量为
10. 6~14. 3
mol·kg - 1
30~50
中性化合物
Neutrals
≤5 个碳原子的脂肪醇、胺、
酯、酮和醛 , > 9 个碳原子的
脂肪羧酸、脂肪胺、多官能团
醇、糖
C , p H 取决
于电荷密度
≈12
碱性化合物
Bases
≤9 个碳原子的脂肪胺、氨基
酸、两性蛋白质、嘧啶
5~10
7211 期 赵劲松等 :土壤溶解性有机质的特性与环境意义
5 DOM 的含量和影响因素
现有工作主要集中于森林土壤中 DOM 的研究 , 尤其是
在灰土中. 在这些土壤中 ,DOM 的浓度从 O 和 A 层中的
20mg·L - 1或更高下降到 C 层的 2 mg·L - 1或更低[25 ] . 表 2
列出了一些土壤各发生层土壤溶液中 DOM 的平均浓度.
表 2 不同土纲和土层中的土壤溶液中 DOM 的平均浓度
Table 2 Average DOM concentrations in soil solution from different
types of soil and horizon
土纲
Soil
土层
Horizon
浓度
Concent2
ration (mg·L - 1)
采集方法
Methods
灰土 Spodosol A , B 10~53 压力渗漏法[11 ]
B , C 2 - 12
灰土 Spodosol < 50cm 15~69 压力渗漏法[57 ]
灰土 Spodosol A 28. 1 压力渗漏法[37 ]
Bs 5. 91
B 2. 96
灰土 Spodosol O 14. 0 零压渗漏法[12 ]
B 7. 4
BC 2. 8
老成土 Ultisol O 36 压力渗漏法[15 ]
BA 22
B 10
老成土 Ultisol B 2~13 压力渗漏法[40 ]
老成土 Ultisol O 13. 7 零压渗漏法[12 ]
Bt 2. 1 压力渗漏法
C 0. 78
火山灰土 Andosol O 22 压力渗漏法[15 ]
A 23
B 11
始成土 Inceptisol Ol 32. 5 零压渗漏法[49 ]
Oa 32. 5
注 :本表引自 Herbert & Bertsh (1995) 略有改动 ; 表中所列 DOM 均
采用自动的过硫酸盐氧化法测定.
DOM 的较大通量出现于 3 个时期 :融雪后、春季植物开始生
长后 和秋季植物落叶后 [40 ] . 而土壤溶液中 DOM 的浓度在
夏季高于冬季[11 ] . 土壤溶液中 DOM 在暴雨过程中和暴雨
过程后的变化取决于渗流层中水分通量. 通常 B 和 C 层中
DOM 浓度的变化要远小于 A 层 , 这可能是由于 DOM 强烈
吸附于 B 和 C 层中的固相所致[11 , 40 ] .
关于 DOM 的影响因素 , Kalbitz 等[31 ]曾撰文作过详尽
的论述. 在这篇文章中 , 作者将 DOM 的影响因素划为 4
类 :1)土壤固相的性质. 如高有机质含量土壤中凋落物和有
机质的含量 , 底物的质量 , 分解者 (微生物和动物)的群落组
成 ; 矿质土壤中的阴离子交换作用 , 配体交换表面的络合作
用 , 阳离子桥连作用 , 氢键 , 范德华力以及物理吸附等. 2)
土壤溶液的化学性质. 如 p H ; 离子强度 ; 特殊种类的阴阳
离子 , 如 Al3 + 、Fe3 + 、SO42 - 、PO43 - 等. 3) 环境因素. 包括自
然因素 , 如温度、湿度、降水和水分平衡情况、冻融交替和融
雪等 ; 以及人为因素 , 如施氮肥的影响以及土地利用和管理
的影响. 4) DOM 的分解和转化等. 在这篇文章中 , 作者还对
实验室与田间研究中所观测到的因素对土壤 DOM 浓度和
通量的变化影响作了总结. 由于实验室模拟与田间研究条
件的不同 , 各因素的影响程度与方向并不一致.
6 DOM 的生物有效性
土壤中的 DOM 通常被认为是容易被土壤微生物利用
的 , 并且用作土壤质量的一个指标[8 ] . 大量的研究表明 ,
DOM 中有相当一部分具有生物有效性 , 这些研究从持续几
小时[59 ] 、几天[3 ]到几个月[50 ]不等. 然而对土壤中 DOM 的
生物有效性 , 尤其是对其在 C、N 的转化过程中的作用缺乏
系统研究[9 ] . Yano 等[59 ] 的研究表明 , 从森林土壤释放的
DOM 溶液有 12 %~44 %可以被本土生物利用 , 且与 N 素
的水平相关. 在加 N 素处理组中 DOM 的生物有效性 (43 %
~44 %) 明显高于对照组 (12 %~15 %) . 其它研究表明 ,
DOM 可为生物利用部分为 10 %~40 %[2 , 3 , 19 , 44 , 50 ] . 这些
研究的差异 , 在某种程度上是因为提取土壤溶液使用的方
法不同 (田间零压渗漏法和水溶液浸提) [31 , 32 ] .
DOM 生物有效性随土壤深度的加深而降低 , 而且随土
地利用类型的不同而变化. Nelson 等 [44 ]的研究表明 , DOM
的生物有效性为 3 %~22 % , 其最小值出现在 20~40cm 处.
这可能是因为随着深度的增加微生物对 DOM 的接触程度
减小 , 也可能是 DOM 的组成和特性的差异所致. Boyer
等[3 ]的研究得到相似的结论 ,农田土壤的 DOM 的生物有效
性较森林土壤要高. 这可能是因为进入土壤中的有机质类
型的影响[3 ] . DOM 本身的化学性质可能也影响 DOM 的生
物有效性. Qualls 等[50 ]的研究表明 , 疏水性酸性物质优先
吸附在矿质土层中 , 使其生物有效性较亲水性化合物小. 与
疏水性 DOM 相比 , 亲水性 DOM 具有较高的生物有效性 ,
并且可以优先从矿质土壤中释放出来 [31 , 50 ] . Boyer[3 ]的研
究表明 , 水溶性胡敏酸比水溶性富里酸更易为生物利用 , 这
与分子量大的胡敏酸比分子量小的富里酸更加难降解的传
统观点不同[3 ] . 另外 , 矿质土壤表面的吸附作用也影响
DOM 的生物有效性. Miltner 等[42 ]和 Sollines 等[55 ]认为吸
附到矿物质表面的 DOM 因为矿物质与有机质的反应使有
机质的稳定性增高 , 使得生物有效性降低. Sollines 等 [55 ]还
认为吸附作用使微生物和酶对 DOM 的接触性降低. 使得土
壤中的 DOM 生物有效性分为两步 :首先快速的吸附和随后
缓慢的生物矿化 [50 , 51 ] ,说明 DOM 的生物有效性不仅取决
于 DOM 本身的特性 , 还与 DOM 存在状态有关.
7 DOM 的环境意义
711 对重金属的影响
因为 DOM 可以作为土壤中有机和无机污染物的载体 ,
所以在陆地生态系统中 , 不同组分的 DOM 对有机和无机污
染物在土壤中的移动性和迁移过程都有着重要的作
用[25 ,41 ,36 ,60 ] . 土壤溶液中的微量重金属的可移动性和迁移
过程以及金属复合物的形成受金属与 H + 、无机阴离子、有
机配体、氧化2还原电位 , 表面及微生物的相互作用影响 [20 ] ,
而 DOM 作为重金属的有机配体 , 在这一过程中有着重要作
用. Pohlman 等[48 ]和 McColl 的研究表明 , 有机分子的结构
组成可以显著地影响 DOM 对金属的亲合力. Guggenberger
821 应 用 生 态 学 报 14 卷
等[20 ]的研究表明 ,亲水性酸性物质是 Cr 和 Cu 的优势配体 ,
其结合能力是疏水性酸性物质的 2~8 倍. 虽然疏水性酸性
物质是 A 层土壤 DOM 的主要组分 (45 %~65 %) [14 , 20 ] , 但
只有 26 %的 Cr 是与疏水性酸性物质络合的. 一般疏水性酸
性物质从土体向下淋失过程中大部分可被 B 层截留 [20 ] , 但
由于亲水性酸性物质是土壤 DOM 化合物中迁移性最强的
组分 , 因此在 B 层渗出液中 , 仍有相当多的有机络合的 Cr
和 Cu. 由于土壤的酸化可以使 DOM 中疏水性酸性物质含
量降低 , 而使亲水性酸性物质含量上升 , 因此 DOM 可因酸
的干湿沉降而显著影响重金属在土壤中的迁移性 [14 , 20 ] .
712 对多环芳烃 ( PAH)的影响
许多研究表明 , 在地表水环境、沉积物、地下水或土壤
蓄水层中 , DOM 或其它可移动的吸附物质的存在可以减小
污染物 , 如 PAH , 对固相表面的吸附 , 增强污染物的迁移
性[30 ] . 这些研究的对象都是土壤或其它环境中的水饱和的
区域 , 并且固相已与 DOM 之间达到了吸附平衡 [56 ] . 然而 ,
对非水饱和的矿质土壤中 PAH 迁移性的研究表明 , DOM
的存在可以增强 PAH 在土壤中的截留 [56 ] . 对试验中观测
到的 PAH 的截留 , 目前有两种解释 : 共吸附和累积吸
附[56 ] . 所谓共吸附 , 即 PAH 优先吸附到土壤 DOM 中的一
个或多个组分之上 , 形成的络合物和 DOM 同时被吸附到土
壤颗粒上. 累积吸附是指 DOM 的一个或多个组分优先吸附
到土壤颗粒之上 , 土壤对 DOM 吸附量的增加而增强土壤颗
粒对 PAH 的吸附能力. Maxin 等[36 ]的研究表明 , 土壤中的
DOM 对不同 PAH 的键合能力是因为有疏水性化合物存在
的原因. 在 Totsche 等[56 ] 的研究中 , 在 DOM 存在的条件
下 , PAH 迁移性的降低可能是由于与 DOM 疏水组分络合
的 PAH 被吸附到土壤基质上 , 或者是因为土壤颗粒对
DOM 的连续吸附 , 使得对游离 PAH 的吸附能力增强.
713 对农药的影响
DOM 的存在可以增加农药的水溶性 , 并影响农药在土
壤中的运动[58 ] . Lee 等[33 ]运用渗析技术发现敌草强 (一种
除草剂)可以与来自于土壤的 DOM 形成络合物 , 且该络合
物不是完全可逆的 , 因此增加了其在土壤中的迁移性 , 同时
降低土壤对敌草强的吸附作用 [34 , 46 ] . Graber 等[18 ]的研究
表明 , 与使用普通灌溉水相比 , 使用二级处理的生活污水灌
溉能增强阿特拉津在土壤中的移动 , 这可能起因于污水中
存在的 DOM. 更令人关注的的问题是 ,农药通过土壤进入
地下水 , 造成地下水污染. 农药主要以两种方式在土壤中迁
移 : 大空隙优先流和与 DOM 共迁移[45~47 ,58 ] . Williams
等[58 ]和 Nelson 等[45 ]的研究都表明 , 虽然只有 < 6 %的敌草
强与 DOM 形成的络合物由共迁移作用通过土柱 , 而这可能
显著增加对地下水污染. 而在田间条件下 , 农药的快速淋失
可能是优先流和共迁移的联合效应 [58 ] .
8 DOM 的研究展望
土壤生态环境是一个复杂的多介质多界面体系 , DOM
是这一环境中最为活跃的化学组成之一. 它将土壤的矿物
质、有机质与生物成分联系在一起 , 具有重要的生态意义 ,
如作为微生物的底物、通过物理和化学作用改变金属与外源
性化合物的环境行为、稳定土壤胶体与团聚体、促进温室气
体的排放等 ,它还可以用于指示土壤质量 [60 ] , 因此成为土
壤、生态和环境科学研究前沿与热点之一. 今后 , 有关 DOM
的研究在以下几个方面值得深入研究 :1) 目前对土壤 DOM
的提取和保存还没有标准的方法可循 , 而且对 DOM 的分
析 , 尤其是前处理和分析技术也缺少标准方法 , 使得研究结
果缺少可比性或在同一参数上出现较大偏差. 更加重要的
是 , 现行的方法不能满足于对原位 ( in situ) 状态下 DOM 的
生态学研究 , 因此开展方法的标准化及如何进行 DOM 的原
位状态生态研究是 DOM 研究重点之一. 2)在田间条件下定
量地研究 DOM 的来源和动态变化规律 , 以及底物质量对
DOM 的影响 , 对于揭示土壤中 C、N、P、S 等营养元素的生
物地球化学循环过程 , 应是土壤与生态科学所应关注的. 3)
关于土壤 , 尤其是农田土壤中重金属、有机有毒化学品 , 如
石油、PAH、农药等的污染与土壤 DOM 之间的相互作用的
研究 ,对于揭示土壤污染物的环境行为与归宿 , 诸如吸附2
解吸附、迁移、生物转化与降解 , 为污染土壤的合理利用、管
理与修复提供理论基础和实践措施.
参考文献
1 Bolan NS , Baskaran S , Thiagarajan S. 1996. An evaluation of the
methods of measurement of dissolved organic carbon in soils , ma2
nures , sludges and streams water. Com m un Soil Sci Plant A nal ,
27 :2723~2737
2 Boissier J M , Fontvieille D. 1993. Biodegradable dissolved organic
carbon in seepage waters from two forest soils. Soil Biol Biochem ,
25 :1257~1261
3 Boyer J N , Groffman PM. 1996. Bioavailability of water extractable
organic carbon fractions in forest and agricultural soil profiles. Soil
Biol Biochem ,28 :783~790
4 Casals P , Romanya J , Cortina J , et al . 1995. Nitrogen supply rate
in Scots pine ( Pinus sylvest ris L . ) forest of contrasting slope as2
pect . Plant Soil ,168~169 :67~73
5 Cao J (曹 军) , Tao S (陶 澍) . 1999. Release kinetics of organ2
ic carbon from soil and sediment . Acta Sci Ci rcums (环境科学学
报) ,19 : 297~302 (in Chinese)
6 Chen T2B (陈同斌) , Chen Z2J (陈志军) . 1998. Dissolved organic
matter and its effects on adsorption and desorption of pollutants in
soils. Plant N ut rit Ferti Sci (植物营养与肥料学报) ,4 :201~210
(in Chinese)
7 Cheng W , Zhang Q , Coleman DC , et al . 1996. Is available carbon
limiting microbial respiration in the rhizosphere. Soil Biol Biochem ,
28 :1283~1288
8 Cook BD , Allan DL . 1992a. Dissolved organic carbon in old field
soils : Compositional changes during the biodegradation of soil or2
ganic matter. Soil Biol Biochem ,24 :595~600
9 Cook BD , Allan DL . 1992b. Dissolved organic carbon in old field
soils : Total amounts as measure of available resources for soil min2
eralization. Soil Biol Biochem ,24 :585~594
10 Cronan CS. 1985. Comparative effects of precipitation acidity on
three forest soils : Carbon cycling response. Plant Soil ,88 : 101~
102
11 Cronan CS , Aiken GR. 1985. Chemistry and transport of soluble
humic substances in forested watersheds of the Adirondack Park ,
New York. Geochi m Cosmochi m Acta ,49 :1697~1705
12 Cronan CS , Driscoll CT , Newton RM , et al . 1990. A comparative
analysis of aluminum biogeochemistry in a northern and a southeast2
ern forested watershed. W ater Resour Res ,26 :1413~1430
13 Currie WS , Aber JD. 1997. Modeling leaching as a decomposition
process in humid montane forests. Ecology ,78 :1844~1860
14 David MB , Vance GF , Rissing J M , et al . 1989. Organic carbon
9211 期 赵劲松等 :土壤溶解性有机质的特性与环境意义
fraction in extracts of O and B horizons from a New England spo2
dosol : Effects of acid treatment . J Envi ron Qual ,18 :212~217
15 Dawson HJ , Hrutfiord BF , Zasoski RJ , et al . 1981. The molecular
weight and origin of yellow organic acids. Soil Sci ,132 :191~199
16 Dawson HJ , Ugolini FC , Hrutfiord BF , et al . 1978. Role of soluble
organics in the soil processes of a podzol , Central Cascades , Wash2
ington. Soil Sci ,126 :290~296
17 Edwards N T , Harris WF. 1977. Carbon cycling in a mixed decidu2
ous forest floor. Ecology ,58 :431~437
18 Graber ER , Gerstl Z , Fischer E , et al . 1995. Enhanced transport
of atrazine under irrigation with effluent . Soil Sci Soc A m J ,59 :
1513~1519
19 Gr«n C , Torslov J , Albrechtsen HJ , et al . 1992. Biodegradability
of dissolved organic carbon in groundwater from an unconfined
aquifer. Sci Total Envi ron ,117/ 118 :241~251
20 Guggenberger G , Glaser B , Zech W. 1994a. Heavy metal binding
by hydrophobic and hydrophilic dissolved organic fractions in a spo2
dosol A and B horizon. W ater , A i r , Soil Poll ut ,72 :111~127
21 Guggenberger G , Zech W , Schulten H2R. 1994b. Formation and
mobilization pathways of dissolved organic matter : Evidence from
chemical structural studies of organic matter fractions in acid forest
floor solutions. Org Geochem ,21 :51~66
22 Han N , Thompson ML . 1999. Soluble organic carbon in a biosolids2
amended mollisol. J Envi ron Qual ,28 : 652~658
23 Haines BL , Waide JB , Todd RL . 1982. Soil solution nutrient con2
centrations sampled with tension and zero2tension lysimeters : re2
port of discrepancies. Soil Sci Soc A m J ,46 :658~661
24 Haynes RJ . 2000. Labile organic matter as an indicator of organic
matter quality in arable and pastoral soils in New Zealand. Soil Biol
Biochem ,32 :211~219
25 Herbert BE , Bertsch PM. 1995. Characterization of dissolved and
colloidal organic matter in soil solution : A review. In : Kelly J M ,
McFee WW eds. Carbon Forms and Functions in Forest Soils.
Madison : SSSA. 63~88
26 Huang WZ , Schoenau JJ . 1996. Distribution of water2soluble or2
ganic carbon in an aspen forest soil. Can J For Res ,26 :1266~1272
27 Huang WZ , Schoenau JJ . 1998. Fluxes of water2soluble nitrogen
and phosphorous in the forest floor and surface mineral soil of a bo2
real aspen stand. Geoderma ,81 :251~264
28 Huang Y , Eglinton G , van der Hage ERE , et al . 1998. Dissolved
organic matter and its parent organic matter in grass upland soil
horizons studied by analytical pyrolysis techniques. Eur J Soil Sci ,
49 :1~15
29 Johansson G. 1992. Release of organic C from growing roots of
meadow fescue ( Fest uca pratensis L . ) . Soil Biol Biochem ,24 :427
~433
30 Johnson WP , Amy GL . 1995. Facilitated transport and enhanced
desorption of polycyclic aromatic hydrocarbon by natural organic
matter in aquifer sediments. Envi ron Sci Technol ,29 :807~817
31 Kalbitz K , Solinger S , Park J2H , et al . 2000. Controls on the dy2
namics of dissolved organic matter in soils : a review. Soil Sci ,165 :
277~304
32 Lawrence GB , David MB. 1996. Chemical evaluation of soil2solu2
tion in acid forest soils. Soil Sci ,161 :298~313
33 Lee D2Y , Farmer J . 1989. Dissolved organic matter interaction
with napropamide and four other nonionic pesticides. J Envi ron
Qual ,18 :468~474
34 Lee D2Y , Farmer J , Aochi Y. 1990. Sorption of napropamide on
clay and soil in the presence of dissolved organic matter. J Envi ron
Qual ,19 :567~573
35 Lin B (林 滨) , Tao S (陶 澍) , Cao J (曹 军) , et al . 1996.
Contents and sorption coefficients of soluble organic compounds in
soil and sediments from Yichun River catchment . China Envi ron
Sci (中国环境科学) ,16 :307~310 (in Chinese)
36 Maxin C , KÊgel2Knabner I. 1995. Partitioning of PAH to DOM :
Implications on PAH mobility in soils. Eur J Soil Sci ,46 : 193~
204
37 McDowell WH , Currie WS , Aber JD , et al . 1998. Effects of
chronic nitrogen amendments on production of dissolved organic
carbon and nitrogen in forest soils. W ater , A i r , Soil Poll ut ,105 :
175~182
38 McDowell WH , Likens GE. 1988. Origin , composition , and flux
of dissolved organic carbon in the Hubbard Brook Valley. Ecol
Monogr ,58 :177~195
39 Meyer JL , Edwards RT , Risley R. 1987. Bacterial growth on dis2
solved organic carbon from blackwater river. Microb Ecol ,13 :13~
29
40 Meyer JL , Tate CM. 1983. The effects of watershed disturbance on
dissolved organic carbon dynamics of a stream. Ecology ,64 :33~44
41 Michalzik B , Matzner F. 1999. Fluxes and dynamics of dissolved
organic nitrogen and carbon in a spruce ( Picea abies Karst . ) forest
ecosystem. Eur J Soil Sci ,50 :579~590
42 Miltner A , Zech W. 1998. Carbohydrate decomposition in beech lit2
ter as influenced by aluminium , iron and manganese oxides. Soil
Biol Biochem ,30 :367~374
43 Murphy DV , Macdonald AJ , Stockdale EA , et al . 2000. Soluble
organic nitrogen in agricultural soils. Biol Fertil Soils , 30 : 374~
387
44 Nelson PN , Dictor M2C , Soulas G. 1994. Availability of organic
carbon in soluble and particle2size fractions from a soil profile. Soil
Biol Biochem ,26 :1549~1555
45 Nelson SD , Farmer WJ , Letey J , et al . 2000a. Stability and mobil2
ity of napropamide complexed with dissolved organic matter in soil
columns. J Envi ron Qual ,29 :1856~1862
46 Nelson SD , Letey J , Farmer WJ , et al . 1998. Facilitated transpost
of napropamide by dissolved organic matter in sewage sludge a2
mended soil. J Envi ron Qual ,27 : 1194~2000
47 Nelson SD , Letey J , Farmer WJ , et al . 2000b. Herbicide applica2
tion method effects on napropamide complexation with dissolved or2
ganic matter. J Envi ron Qual ,29 :987~994
48 Pohlman AA , McColl J G. 1988. Soluble organics from forest litter
and their role in metal dissolution. Soil Sci Soc A m J ,52 :265~271
49 Qualls RG , Haines BL . 1991. Geochemistry of dissolved organic
nutrients in water percolating through a forest ecosystem. Soil Sci
Soc A m J ,55 :1112~1123
50 Qualls RG , Haines BL . 1992a. Biodegradability of dissolved organic
matter in forest throughfall , soil solution , and stream water. Soil
Sci Soc A m J ,56 :578~586
51 Qualls RG , Haines BL . 1992b. Measuring adsorption isotherms us2
ing continuous unsaturated flow through intact soil cores. Soil Sci
Soc A m J ,56 :456~460
52 Qualls RG , Haines BL , Swank WT. 1991. Fluxes of dissolved or2
ganic nutrients and humic substances in a deciduous forest . Ecolo2
gy ,72 :254~266
53 Raber B , KÊgel2Knabner I , Stein C , et al . 1998. Partitioning of
polycyclic aromatic hydrocarbons to dissolved organic matter from
different soils. Chemosphere ,36 :79~97
54 Raulund2Rasmussen K , Borrggaard O K , Hansen HCB , et al .
1998. Effects of natural soil solutes on weathering rates of soil min2
erals. Eur J Soil Sci ,49 :397~406
55 Sollins P , Homann P , Caldwell BA. 1996. Stabilization and destabi2
lization of soil organic matter : Mechanisms and controls. Geoder2
ma ,74 :65~105
56 Totsche KU , Danzer J , KÊgel2Knabner I. 1997. Dissolved organic
matter2enhanced retention of polycyclic aromatic hydrocarbons in
soil miscible displacement experiments. J Envi ron Qual ,26 : 1090
~1100
57 Wallis PM , Hynes HBN , Telang SA. 1981. The importance of
groundwater in the transportation of allochthonous dissolved organic
matter to the streams draining a small mountain basin. Hydrobiolo2
gia ,79 :77~90
58 Williams CF , Agassi M , Letey J , et al . 2000. Facilitated transport
of napropamide by dissolved organic matter through soil columns.
Soil Sci Soc A m J ,64 : 590~594
59 Yano Y , McDowell WH , Kinner N. 1998. Quantification of
biodegradable dissolved organic carbon in soil solution with flow2
through bioreactors. Soil Sci Soc A m J ,62 :1556~1564
60 Zsolnay A. 1996. Dissolved humus in soil waters. In : Piccolo A ed.
Humic Substances in Terrestrial Ecosystems. Amsterdam : Elsevier.
171~223
作者简介 赵劲松 , 男 , 1978 年生 ,硕士研究生 , 研究方向
为环境化学 , 已发表论文 5 篇. E2mail : ysxzh @163. net 或
jinsong-zh @yahoo. com
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