土壤有機(jī)碳的穩(wěn)定性影響土壤固碳潛力，如何提取土壤活性及穩(wěn)定性碳組分用以定量表征土壤有機(jī)碳穩(wěn)定性，是土壤固碳研究領(lǐng)域的關(guān)鍵科學(xué)問題。當(dāng)前，提取土壤有機(jī)碳活性及穩(wěn)定性組分的方法多樣，包括物理、化學(xué)及生物手段，導(dǎo)致結(jié)果難以比較，同時存在耗時長、成本高及操作步驟繁瑣等缺點。所以，亟需一種高效、可信度高且應(yīng)用廣泛的測定方法。對比分析不同熱分解技術(shù)的優(yōu)缺點，包括熱裂解氣相-質(zhì)譜聯(lián)用測定技術(shù)、熱重分析技術(shù)、差示掃描量熱分析技術(shù)及Rock-Eval(RE)熱分解方法，普遍認(rèn)為RE方法操作簡單、耗時短、成本低、結(jié)果易于分析，可信度較高，可以很好地表征土壤有機(jī)碳穩(wěn)定性，有利于土壤有機(jī)碳研究的橫向?qū)Ρ取１疚耐ㄟ^Citespace軟件綜述了RE方法在土壤學(xué)和有機(jī)碳研究中發(fā)展過程，梳理了其應(yīng)用現(xiàn)狀及進(jìn)展。提出RE方法有助于通過建立不同土地利用方式、氣候帶以及不同土壤質(zhì)地間活性及穩(wěn)定性碳庫的比較網(wǎng)絡(luò)體系，完善我國土壤碳庫監(jiān)測系統(tǒng)。

研究進(jìn)展

利用RE方法對來自不同緯度、不同生態(tài)系統(tǒng)及不同土層的約100個土壤樣品進(jìn)行測定，結(jié)果證明該方法可以為進(jìn)一步認(rèn)知土壤有機(jī)碳的形成提供重要信息。同時RE方法可以與其他土壤有機(jī)碳測定技術(shù)相結(jié)合，已有文獻(xiàn)報道表明，紅外光譜、13C核磁共振技術(shù)、土壤物理分組以及通過化學(xué)氧化劑測定土壤有機(jī)碳組分的方法與RE方法獲得的土壤有機(jī)碳組分可建立較好的關(guān)系或互相印證。已有研究利用RE與紅外光譜聯(lián)合測定了溫帶沼澤地區(qū)的土壤有機(jī)質(zhì)，指出黑碳是大分子土壤有機(jī)碳結(jié)構(gòu)中的重要組成。將RE與核磁共振方法對土壤有機(jī)碳進(jìn)行了測定，詳細(xì)闡述了RE各個組分與土壤有機(jī)碳各官能團(tuán)的關(guān)系，并進(jìn)一步證明了RE在土壤有機(jī)碳測定中的有效性。同時，RE測定結(jié)果與培養(yǎng)實驗中土壤可礦化碳的數(shù)據(jù)進(jìn)行了對比分析，結(jié)果表明RE與穩(wěn)定性存在顯著相關(guān)關(guān)系，但是由于土地類型的差異對土壤有機(jī)碳組分存在影響，因此該結(jié)果仍需要在更多不同類型土壤中進(jìn)行驗證。綜合來看，RE方法具有以下兩點優(yōu)勢：一是該方法中樣品不需要前處理，可以保證土壤有機(jī)碳信息的可靠性；二是該方法在熱解階段通過升溫導(dǎo)致化學(xué)鍵斷裂的過程，可以較好地模擬微生物產(chǎn)生酶進(jìn)而利用土壤有機(jī)碳的過程。今后的研究中我們可以利用RE方法來代替?zhèn)鹘y(tǒng)礦化培養(yǎng)實驗來表征土壤穩(wěn)定性，從而節(jié)省大量時間，為我國較大區(qū)域進(jìn)行土壤有機(jī)碳穩(wěn)定性研究提供了便捷手段

展望

目前，土壤學(xué)研究中大尺度、高精度的土壤樣品中有機(jī)碳的原位測定方法鮮有報道，亟待加強(qiáng)。關(guān)于土壤有機(jī)碳穩(wěn)定性表征系統(tǒng)中，現(xiàn)有測定方法不統(tǒng)一，導(dǎo)致研究結(jié)果間缺乏可比性。RE熱分解方法與傳統(tǒng)的室內(nèi)礦化實驗以及物理化學(xué)提取碳庫方法相比，該方法具有不破壞土壤樣品、操作易行、耗時較少以及后期結(jié)果易于處理等優(yōu)點，也可以避免培養(yǎng)實驗中的測定誤差，更有利于在不同土壤類型及土壤質(zhì)地中進(jìn)行對比?，F(xiàn)今，由于國內(nèi)對該技術(shù)的認(rèn)知限制，并無RE方法在土壤有機(jī)碳穩(wěn)定性研究方面的應(yīng)用。建議在土壤有機(jī)碳穩(wěn)定性研究，尤其是未來大尺度土壤有機(jī)碳監(jiān)測中采用RE方法進(jìn)行測定，并建立不同土地利用方式、氣候類型以及不同土壤質(zhì)地間土壤有機(jī)碳穩(wěn)定性的相關(guān)數(shù)據(jù)庫，形成比較網(wǎng)絡(luò)及研究體系，完善我國土壤有機(jī)碳監(jiān)測系統(tǒng)。

                                                                                                      圖1  Rock-Eval熱分解法流程圖

Fig.1 Flow diagram showing soil sample analyzed in Rock-Eval pyrolysis