第41卷第4期2010年8月土壤通报
ChineseJournalofSoilScience
Vol.41,No.4Aug.,2010
森林土壤有机碳分组及其测定方法
胡慧蓉1,2，马焕成1,2，罗承德2，胡庭兴2*
（1.西南林业大学西南地区生物多样性保育国家林业局重点实验室，云南昆明650224
2.四川农业大学林学院,四川雅安625014）
摘要：陆地生态系统碳循环在全球碳平衡中占重要地位。土壤是陆地生态系统的核心，森林土壤有机碳是陆地碳库的重森林经营管理、自然与人为干扰等影响而呈现较强动态变化。导致这一现象的原因之要组成部分，其量随土地利用变化、一，是由于构成土壤有机碳的不同组分在不同环境条件下有不同的分解响应。目前，森林土壤有机碳常用的分组研究方法是：化学分组（传统的腐殖质分组研究）、物理分组（对有机碳的密度分组或颗粒分组）和稳定性分组（即有机碳的活性分。研究目的不同，对各组分的概念认识、成分划定不同，导致所采用的分组测定方法，以及研究结果所反映的问题等也不组）
同，使研究内容或测定结果缺乏可比性。森林土壤有机碳分组方法标准化与各组分的概念统一化；土壤有机碳各组分的组成成分划定；测定各组分的方法标准化与统一化等内容，可能成为土壤有机碳分组研究的工作重点。关键词：碳循环；土壤有机碳组分；测定方法中图分类号：S151.95
文献标识码：A
文章编号：0564-3945（2010）04-1018-07
碳是地球生命的重要组成成分。在漫长的地质时
期，植物通过光合作用对碳素的固定是大气中产生氧气的近乎唯一的来源，它决定了整个地球环境的发展趋势，碳循环是生物圈健康发展的重要标志[1]。陆地生态系统碳循环是全球碳循环的重要组成部分，在全球碳平衡中占主导地位。关于陆地生态系统碳循环机制及对全球气候变化的响应，已成为近年来生态与环境研究的世界性热点。土壤是陆地生态系统的核心，是
水圈、生物圈以及岩石圈的纽带，土壤碳连接大气圈、
是陆地碳库的重要组成部分。因此，了解土壤碳循环
及碳库动态是研究陆地生态系统碳循环的重要前提。土壤碳库包括土壤中的有机碳与无机碳，主要分布于土壤表层向下1m深土层内。据估算，全球陆地表面1m深度的土壤中贮存的有机碳量约为1500Gt，超过了植被与大气有机碳储量之和[2]。而森林土壤受林木生长的深刻影响，每年大量的森林凋落物及根系归还作用，使得森林土壤碳循环过程与农用或其他土壤有很大差别，在含量与特征上都有其明显的特点（森林土壤有机碳是全球土壤有机碳的73％[3]）。但受土地利用变化、森林经营管理、自然与人为干扰等影响，森林土壤有机碳也呈现较强动态变化[4～6]。而导致这种动态现象的原因之一，是由于构成土壤有机碳的不同组分在不同环境条件下有不同的分解转化响应[7]。因此，对森林土壤有机碳组分的认识，以及各组分及其相互间动态变化研究，是明确土壤有机碳动态及其在
陆地生态系统碳循环中的地位和作用，是研究陆地生
态系统碳循环及其全球碳平衡的基础。由于森林土壤有机碳的组成特点与其他地类土壤有机碳没有大的差异，因此在分组技术与测定方法上也没有明确区别，所以本文中的森林土壤有机碳将简称为土壤有机碳。
1土壤有机碳组分的概念与涵义
土壤有机碳（soilorganiccarbon,SOC）实为土壤有
机质（soilorganicmatter,SOM）中所含的C。它包括动植
微生物体C、非腐殖质态C（如碳水化合物物残体C、
等）、腐殖质态C、以及植物细根所含的C。由于二氧化
碳气体在全球气候环境变化过程中的影响作用，对土壤有机碳的研究正逐渐加深与扩展。而关于土壤有机碳的研究也出现许多新的研究领域与理论（如全球碳储量、碳密度、碳计量、碳动态等），更多新的研究方法不断出现。基于土壤有机质对土壤肥力、环境质量的重要性，对土壤有机质功能与特性的研究成为一个重点。但因土壤有机质组成、结构、存在形式等的复杂性，某一功能特性的表现，往往是由一类具有相似的化学成分、结构特征和功能基团的化学混合物同时作用的结果。因而对其性质特征的研究，也常常从土壤有机质的分组、提纯等基本工作入手。由于不同的研究目的、分离技术、实验手段等，得到的有机碳组分不同。因此在开展土壤有机碳研究时，首先应依据研究
2009-04-02收稿日期：
基金项目：西南地区生物多样性保育国家林业局重点实验室资助作者简介：胡慧蓉（1964-），女，昆明人，博士研究生，副教授，从事森林土壤与肥料工作。E-mail:[email protected]*
通讯作者：E-mail:[email protected]
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胡慧蓉等：森林土壤有机碳分组及其测定方法
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的目的与条件，对土壤有机碳进行分组和相关测定。目前，土壤有机碳分组可有以下几种。以腐殖质的溶解性分：结合态、稳定态、紧结合态3类，或游离态、松结态、稳定态、紧结态等4类；以有机碳的稳定性进行的分组有：活性、
慢性、钝性碳库3类，或快速降解、
慢速降解与稳定有机碳3类，或可降解与抗分解植物、生物有机碳、物理稳定与化学稳定有机碳5类；以有机碳在土壤结构中的分布与功能分：游离态颗粒有机碳、闭蓄态颗粒有机碳、矿物结合态有机碳和可溶性有机碳5类；
以有机碳在土壤中的平均驻留时间结合生物地球化学循环过程分：活性碳库、受保护的缓性碳库、未受保护的缓性碳库和难转变的稳定碳库等4类；以依据物理分离方法进行的密度分组：轻组与重组有机碳，或颗粒分组：砂粒组有机碳、粉粒有机碳、粘粒有机碳等几类；以及与土壤结构有关的分类：存在于微团聚体内部与外部的有机碳等[8,9]。在以上的有机碳分组中，以土壤有机碳的物理分组法、土壤有机碳的稳定性分组法对土地利用变化有积极响应，与土壤管理和森林经营有密切关系。1.1土壤有机碳的化学分组
土壤有机碳的化学分组，即传统的对通过腐殖化过程合成的腐殖酸类物质（即腐殖质）的分组研究。这一研究主要集中在对各种腐殖酸物质的元素组成、功能团结构和性质等方面的研究。根据腐殖质类物质在水或酸／碱中的溶解性将其分为游离态、水溶态、难溶态腐殖质，或富非酸、胡敏酸和胡敏素及其它酸类等[10]。由于土壤有机质的腐殖化过程进程相对缓慢，腐殖酸类物质性质较为稳定，腐殖质各组分在化学组成(C\N\P\H\S)和功能团结构等方面对气候和植被条件变化的反应也多表现迟钝[8.11]。因此，这一分组研究工作一直把了解进入土壤的有机质的分解合成过程及其产物，明确各类腐殖酸组分的化学组成、结构功能、性质特征及其与土壤理化、生物学性质和肥力的关系等作为重点。考虑到腐殖质多是以与矿物质结合后的有机-无机复合体形式存在于土壤中，而结合的方式与紧密程度是影响其稳定状态的主要因素。因而又有将腐殖质分为松结态（与Fe、Al离子或其氧化物结合的部分）、稳结态（与Ca离子结合部分）和紧结态[12,13]。而这一分组系列则是在化学提取的基础上得到的。因此，腐殖质的分组研究与化学分组手段的不断改善紧密相关。而更多的研究目的，则主要是深入了解腐殖质物质的稳定性、功能表现，以及对土壤肥力的影响程度等。
由于土壤有机质多以复杂的形态与土壤溶液、团
聚体和胶体矿物等结合在一起[14]，形成各种有机-无机复合体。而酸碱分组方法对土壤有机质原状结构有
破坏性，所分离的有机碳组分不能很好理解土壤有机碳库的动态变化[15]，因而逐渐被其它分组方法所替代。1.2
土壤有机碳的物理分组
物理分组方法包括对土壤有机碳的密度分组(densityseparates)和大小分组(sizeseparates)。
1.2.1土壤有机碳的密度分组又称比重分组。以土壤在一定比重(1.6～2.5gml-1)溶液中的沉降将其分作轻组和重组土壤，它们中的有机质被分别称作轻组有
机质(1ight-fractionorganicmatter，
LF0M)和重组有机质(heavy-fractionorganicmatter，HFOM)[8,15,16,17]。
LFOM为土粒密度小于20gcm-3的土壤有机质组分[15]，主要成分为动植物残体、菌丝体、孢子、单糖、多糖、半木质素[8,16,18]，包括游离腐殖酸、植物残体、有机分解产物，及其与不同粒径矿质颗粒结合所形成的松散复合体[17,19]。其分解周期为1～15a，相比之下转化时间很短，被认为是土壤中的易分解C库[16,17,20]。LFOM的含C量约为土壤有机C总量的0.4[15]，但由于受其组成与分解特性的影响（LFOM的分解速率比HFOM快得
多），LFOM对耕作管理等生产措施的响应比总有机质的更快，从而成为判断生产措施对土壤质量影响程度的一个简便而有效的手段[8,21,22]。
HFOM为土粒密度大于20gcm-3的土壤有机质组分[15]，主要由与粘土矿物牢固结合的腐殖物质组成，以有机-无机复合体形式存在，属于分解速度极慢的有机碳库。HFOM对土壤管理和作物系统变化的反应虽比LFOM慢，但可反映土壤保持有机碳的能力[23,24]。其含量一般占总有机质含量的60％以上[15,16]。HFOM中一类易溶于盐溶液的有机碳对气候、植被类型、施肥和耕作反应非常敏感，被称为盐溶性有机碳(SS0C)[8]。1.2.2土壤有机碳的颗粒大小分组土壤质地是影响土壤有机质分解转化的重要物理因素。土壤矿物质大小颗粒间比表面能差异很大，对物质的吸持性、保蓄性等表现不同。土壤质地不同，土壤中所含各粒级百分数不同，引起土壤水气热，以及被土壤颗粒吸持的土壤有机碳的紧密程度呈现差异，导致土壤中有机质的矿化分解、腐化吸存、以及组分间转化等也明显不同。因此，通过土壤颗粒大小分组方法所得到的各粒级中有机碳——土壤有机碳颗粒大小分组(sizeseparates)，是进一步了解土壤有机碳的分解转化、稳定性等与其存在位置、状态间关系的有效切入点。依据土壤有机碳的颗粒大小分组有砂粒组(粒径>50μm)有机碳、粗粉砂粒(20～50μm)有机碳、细粉砂粒(2～20
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μm)有机碳、粗粘粒(0.2～2μm)有机碳和细粘粒(
解的植物残体和微生物体[8，26]
，其结构、组成和性质与轻组有机质相似并有很高的相关性[15,27]。同时，砂粒组中有机质的分解转化产物，往往成为其他粒级有机碳
组分的补充[8,28]。随着土壤颗粒的逐渐变细，
腐殖质腐质化程度逐渐增高[28]。另外,砂粒组、粗粉砂粒组和细粘粒组中的有机碳是土壤有机碳的易分解C库，而细粉砂粒组和粗粘粒组中的有机碳是土壤的惰性C库[18,26]。在大多研究报告中，常常将与砂粒结合（53～2000μm）的有机碳称为颗粒有机碳(particulateorganiccarbon，POC)，表示周转期相对较短（约为5～20a），而在有机质分解转化中相对较慢（slowpool），有机碳主要来源于分解速度中等的植物残体分解产物[29]的有机碳部分。而将与矿质颗粒复合形成有机-无机复合体，以团聚体形式存在，腐质化程度较高的有机碳称为团聚体有机碳。这两部分有机碳可以反应土壤有机碳动态、土壤肥力状况、以及对人为管理措施影响的
响应程度等[8,15,17]，
因而是目前研究相对较多的组分。1.3土壤有机碳的稳定性分组
土壤有机碳是一系列新旧有机含碳化合物（动植物残体C、微生物体C、非腐殖质态C、腐殖质态C、以及植物细根等）的统称，其所含的C具有不同的稳定性，在土壤内外各种因子的影响下，也表现出不同的稳定性。由此而出现了依据其稳定性的分组，即活性active）、慢性（slow）和惰性有机碳（passive）库[30]，并得到进一步的研究[9]。其中的土壤活性有机碳（soillabileorganiccarbon，SLOC）是这一分组中被广泛关注和深入研究的组分。这是因为它对土壤管理措施的响应，以及土壤有机碳库的变化反映灵敏[31]。因此，土壤活性有机碳被认为是反映土壤肥力和土壤物理性质的变化，指示各种有机物的矿化率，综合评价土壤管理措施对土壤质量的影响的较好指标[32]。
虽国内外许多学者对活性有机碳的所指部分和测定方法有不同，但以中文形式给出相关定义并被大多学者接受的，是1999年由沈宏提出的土壤活性有
机碳———在一定时空条件下,受植物、微生物影响强烈、具有一定溶解性、在土壤中移动比较快，不稳定、易氧化、分解、易矿化,其形态、空间位置对植物、微生物来说活性比较高的那一部分土壤碳素。国外描述这一部分碳素的术语为有效碳、水溶性碳、易氧化碳、可矿化碳、生物可降解碳、活性碳、微生物量碳[33]。同时也依据定义和测定方法，将土壤活性有机碳表述为可溶性有机碳（DOC）、微生物量碳（SMBC）、轻组有机碳
(LFOC)和易氧化有机碳(ROC)[34]。
DOC是指能够通过浸提溶解在水中的那一部分有机碳，包括简单的有机分子如碳水化合物、简单氨基酸和小分子蛋白质[35]，以及一些从简单到复杂的胡敏酸和富里酸分子组成[36]。它是土壤微生物可直接利
用的有机碳源，具有可溶性和移动性等。因此，
对土壤中有机、无机物的分解转化、吸附、迁移淋溶等都有明显作用。并影响进入土壤中的重金属、农药等有害物质，以及P、S等对环境有影响的无机化合物的运移过程[37]。
土壤微生物量(MB)是指土壤中体积小于50μm3的生物总量，它是活的土壤有机质部分，但不包括植物根系等在内[38]，具体地说是土壤中活的细菌、真菌、藻类和土壤微生物体总量[8]。其含碳量———土壤微生物量碳仅占土壤总有机碳的很小一部分（1％～5％，
通常不超过10%）[8,38]
，但其动态变化与土壤条件密切相关，是土壤总有机碳变化的指示器。因此，对研究土壤理化性质与土壤碳平衡都有重要意义。
进入土壤的有机物中，有部分有机碳在微生物、土壤酶等的作用下将快速氧化分解。这部分有机碳即
为土壤易氧化有机碳(ROC)。测定土壤中易氧化、不稳定的有机碳，是了解土壤有机质与土壤养分供给、土壤理化性状等关系的有效途径。
2
土壤有机碳各组分的测定
2.1
土壤有机碳的化学分组（腐殖质分类）测定
土壤腐殖质分组测定通常采用0.1MNaOH和0.1
MNa4P2O7混合液处理的方法进行分组测定。对腐殖质组成（胡敏酸、富里酸、胡敏素等）的详细测定方法可查阅南京土壤研究所《土壤理化分析》书。而进行稳定性分组测定方法，则大多为熊毅[39]使用（将腐殖质分为4级并分别提取），经傅积平[13]改进（仅分3级）的连续提取法。即以0.1MNaOH溶液提取松结态腐殖质，以0.1MNaOH+0.1MNa4P2O7混合液提取稳定态腐殖质，剩余残渣中的腐殖质为紧结态[12,40]。一些学者也采用Kumada[41,42]法测定游离态（0.1MNaOH）、结合态
0.1MNa4P2O7+50℃水浴）、非可溶态腐殖质。但其原
理基本相同，均为以腐殖酸盐类在酸、碱与一价盐中的溶解程度获得不同形态的腐殖质物质。所得结果也
是用以分析腐殖质的性质与稳定程度。梁重山[43]认为，用NaOH、Na4P2O7、NaOH+Na4P2O7混合液、及之后的进一步酸化分离腐殖质的化学方法将使土壤有机质的化学结构和形状发生一定改变。而新近发展的超临界流体萃取法可能是有效避免化学提取法常有缺点的
（（
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胡慧蓉等：森林土壤有机碳分组及其测定方法
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一种可取方法。
2.2土壤有机碳的物理分组测定2.2.1土壤有机碳的密度分组测定
土壤有机碳的
密度分组，是将土壤经分散后在一定密度（一般为1.6～2.0gcm-3）重液中将有机质分离出来，上浮的为轻
组，下沉的为重组。原理很简单，
但由于不同的土壤分散程度和重液选择，对轻组有机碳的测定结果有很大影响。因此，土壤有机碳的密度分组研究，虽然已经有了几十年的时间，但对重液的选择与改进一直是其主要内容之一[8,17]。
对土壤进行分散的方法通常是在加入重液后，借助震荡和延长作用时间的方式进行，没有太大的变化。而重液的选择，则经历了由有机溶剂到无机溶剂，溶剂密度从1.8～3.0gcm-3的较大变动范围，到更多选择1.6～2.0gcm-3密度范围[17]。参照国外密度分组研究的方法与结果，国内目前常用的测定方法中，主要选择密度为1.6～2.0gcm-3的NaI为重液进行密度分组。具体操作：风干过筛土样（一般过2mm筛）放入一定密度（常在1.6～2.0gcm-3）NaI重液中，用超声波、震荡、或搅拌等方法独立或综合处理分散土壤，配合长时间静置或离心，以倾倒法或虹吸法获得上层悬浮部分，并以CaCl2冲洗后测定为轻组有机碳，从而与重组分离。悬浮部分经过滤，去离子水冲洗，烘干称重后测定（多以干烧法进行）得到轻组有机碳。剩余部分以CaCl2冲洗、烘干并测定，即为重组有机碳[17,23,44～47]。
值得注意的是，由于有机碳的密度分组研究时间并不很长。研究过程中对于分离用的重液选择、重液密度确定、震荡和平衡时间与方法、以及土液比例等都在不断地改进。这些因素无疑对国内相关的研究产生很大影响[23,45～47]，研究所得结果的可比性方面产生一定影响。
2.2.2土壤有机碳的颗粒大小分组测定
土壤有机
碳的颗粒大小分组测定方法，是在土壤颗粒分级的基础上进行的。通常采用美国制土壤分级系统将土壤分成5个粒级，细粘粒（
由于与砂粒（53～2000μm）结合的有机质（POM）属新形成，主要由植物细根片断和其它有机残余组
成，易被土壤微生物利用，因此可作为短期植物营养库有机碳[51]。这部分土壤颗粒有机碳不同于与粉粒和粘粒结合的有机碳，而后者又被称为非颗粒有机碳或矿物结合碳（mineralassociatedorganiccarbon,MOC）。因而部分学者对这部分土壤颗粒有机碳进行了单独研究，并与矿物结合有机碳相比较，而测定过程也有所不同。常用的测定方法是以化学手段（六偏磷酸钠为分散剂），借助手摇、震荡机震荡等手法进行长时间震荡分散，过53μm筛并经烘干（60℃）称重后测定其所含有机碳[52～54]。
与土壤有机碳的密度分组研究相类似，土壤颗粒大小分级研究也存在相同问题，即对土壤的分散手段、分散剂选择、震荡方法、以及土液比例等。因此，在这方面的研究仍需进一步改进和统一。2.3土壤有机碳的稳定性分组测定
依据土壤有机碳的稳定性分组，以土壤溶解有机碳（DOC）、微生物量碳（SMBC）、轻组有机碳（LFOC）和易氧化有机碳（ROC）等分组形式进行的测定，是目前对活性有机碳最多的定量表述。2.3.1土壤溶解有机碳（DOC）的测定由于DOC实际上就是指能够通过浸提溶解在浸提液中的那一部分有机碳，因此测定DOC含量时所用浸提液不同，也就有不同的结果。出于对土壤中DOC的研究目的不同,不同学者所使用的浸提剂也有不同[36]。一般有水溶性有机碳(WOC)和盐溶性有机碳。
水溶性有机碳（WOC）主要为一些低分子糖类(葡萄糖、蔗糖等)、氨基酸等。其测定也有冷水和热水2种浸提方法[55]。冷水浸提有机碳的测定通常采用Liang等[56]1998）的测定方法，即以过2mm筛的新鲜土壤与蒸馏水按1∶2.5（或1∶2）的土水比混合，室温或25℃恒温下经振荡（30min）、离心（10～30min）、抽滤后，测定滤液中的有机碳即为土壤活性有机碳[55,57]。热水浸提有机碳测定按照Sparling等[58](1998)的方法:风干土加入蒸馏水（土水比1∶5）后在70℃的条件下培养18h，冷却、过滤，然后测定滤液中的有机碳。以上两个测定方法间的差异表示土壤有机碳在不同温度下的溶解性。对于含有机碳较高的土壤和凋落物中活性有机碳，吴庆标采用105℃热水解提取法，有机物1g加蒸馏水30ml，在105℃烘箱内保持1h，每隔15min摇匀1次，之后取出冷却、过滤定容至100ml[59]后测定。
土壤盐溶性有机碳的测定，主要是考虑到在土壤中溶解土壤有机碳的不是水，而是土壤溶液。测定以0.5molL-1K2SO4为浸提剂，土样采用鲜土（土水比1∶4），常温下震荡30min，离心，过滤后测定浸提液有机
（（
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碳含量，得到DOC[60～62]。
2.3.2土壤微生物量碳(SMBC)测定土壤微生物量碳(soilmicrobialbiomasscarbon，SMBC)的数量随土壤条件的变化而变化，而土壤微生物又影响土壤有机碳的分解转化，因此，通过SMBC的动态检测，
可以预测土壤总有机碳变化的趋势。SMBC已经成为研究土壤碳循环、土壤碳平衡、土壤理化性状和肥力状况的一个重要内容。
SMBC通常用氯仿薰蒸～K2SO4提取法测定[63]，其步骤为①新鲜土样35g
（干土计25g左右）若干份，氯仿蒸汽熏蒸24h，真空泵抽尽氯仿，土壤样品用0.5molL-1K2SO4溶液浸提0.5h，同时做空白。②测定浸提液中的有机碳，土壤微生物量碳为经过熏蒸土壤样品与对照样品的差值[33]。2.3.3
土壤易氧化有机碳（ROC）测定
进入土壤的
有机物，由于受到微生物、土壤酶等的影响而快速氧
化分解。测定土壤中易氧化、不稳定的有机质，是了解土壤有机质与土壤养分供给、土壤理化性状等关系的有效途径。对这部分活性有机碳的测定通常采用氧化法，常用氧化剂有MnO4-，Cr2072-，H2O2和O2[32]。过去对Cr2O72-使用较多，而近来最常用的是由Logninow等[64]提出的KMnO4氧化法。Lefroy等[65]认为，被333mmolL-1KMnO4氧化的有机质在种植作物时变化最大，因此将能被333mmolL-1KMnO4氧化的有机质称作活性有机质（Labileorganicmatter，LOM），不能被氧化的称作非活性有机质（Non-labileOM，NLOM）。具体测定方法为:25℃下，将含有15～30mg碳的土壤样品放入100ml塑料瓶内，加333mmolL-1高锰酸钾液25ml，密封瓶口，转速25rpm振荡1h，离心（4000rpm）5min，上清液用去离子水按1:250稀释后在565nm分光光度计上比色。其标准液的浓度范围必须包括1mg碳，根据高锰酸钾的消耗量，即求出样品的活性有机碳含量，单位gCkg
-1[66～69]
。
3总结
森林土壤有机碳是陆地生态系统碳库的重要组
成部分。森林土壤有机碳库在陆地碳库中虽占有较大份额，但其数量与质量的变化受自然和人类生产活动的影响较大。由于有机物进入森林土壤后的分解转化，受到有机物自身特性和土壤环境条件的双重影响。因此，所形成的各类分解产物在化学结构、理化性质、进一步的分解周期、稳定程度等方面各不相同，进而对森林土壤有机碳库动态影响的作用机理也表现不一。
通过土壤有机碳的化学分组及其测定研究，可以
了解腐殖质的组成、结构、性质与功能，进一步认识土壤有机质在改良土壤理化生物学性质、供给植物养分、保护土壤等方面的作用及其机理。对土壤有机碳的物理分组及其研究，可以更进一步地认识进入土壤中的有机碳在与土壤物质颗粒复合后形成的，与土壤理化生物学性质关系密切的有机-无机复合体的稳定性，及其对土壤管理、土地覆被/利用变化、土壤干扰甚至污染等一系列变化的响应。对土壤有机碳的稳定性分组研究，可深入认识土壤有机碳在各种土壤管理和经营措施影响下的氧化分解、迁移固定等循环过程中的各个环节。因此，对森林土壤有机碳的分组及其测定，是明确森林土壤有机碳动态对陆地生态系统碳循环的影响，研究陆地生态系统碳循环及其全球碳平衡的基础。
关于土壤碳素的分组研究，除化学分组外，其余均为近30年来新发展的研究范畴。对各组分的概念认识、组成成分、测定方法等方面仍有不统一的现象，使得相同研究内容的测定结果缺乏可比性，而各研究
内容间也很难相互解释和印证。因此，
森林土壤有机碳的分组及各组分的概念标准化与统一化；土壤有机碳各组分的组成成分划定；测定各组分的方法标准化与统一化等，有可能成为进一步研究土壤有机碳各组分的重点之一。参考文献：
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ForestSoilOrganicCarbonFractionandItsMeasureMethods
HUHui-rong1,2,MAHuan-cheng1,2,LUOCheng-de2,HUTing-xing2*
(1.SouthwestForestryUniversity,SouthwestBiodiversityConservationKeyLaboratoryofStateForestryAdministration,Kunming650224
China;2.SichuanAgriculturalUniversity,Yaan625014China)
Abstract:Carboncycleofterrestrialecosystemplaysamainroleinglobalcarbonbalance.Soilisonecoreofterrestrialecosystems.Forestsoilorganiccarbonisanimportantpartinterrestrialcarbonpools.Followingthechangeoflanduse,forestmanagement,naturalandhumandisturbanceetc,itsquantityandqualityallpresentstrongerdynamics.Oneofthereasonsforthissituationisbecausethecomponentsofsoilorganiccarbonhavedifferentdecompositionresponseunderdifferentenvironmentalconditions.Inrecently,theresearchofgeneralmethodforforestsoilorganiccarbonfractionsarethechemical(traditionalhumusfractions),thephysical(densityorparticlefractions),andthestable(activityfractions).Iftheresearch'saim,eachfractionalconcept,thecomponentdivision,thefraction'smeasuremethod,andtheresultexplanationaredifferentbyresearchersholding,thecomparabilitybetweenstudiesormethodsislack.So,fractionationofforestsoilorganiccarbonharmonizationandconceptionofvarioussub-componentsstandardization,divisioneachsub-componentofsoilorganiccarboncomposition,standardizationandunificationofdeterminationmethodofeachsub-component,allthesecontentsonsoilorganiccarbonresearchcouldbefocusedinthefuture.
Keywords:Carboncycle；Soilorganiccarbonfractions;Measuremethod
第41卷第4期2010年8月土壤通报
ChineseJournalofSoilScience
Vol.41,No.4Aug.,2010
森林土壤有机碳分组及其测定方法
胡慧蓉1,2，马焕成1,2，罗承德2，胡庭兴2*
（1.西南林业大学西南地区生物多样性保育国家林业局重点实验室，云南昆明650224
2.四川农业大学林学院,四川雅安625014）
摘要：陆地生态系统碳循环在全球碳平衡中占重要地位。土壤是陆地生态系统的核心，森林土壤有机碳是陆地碳库的重森林经营管理、自然与人为干扰等影响而呈现较强动态变化。导致这一现象的原因之要组成部分，其量随土地利用变化、一，是由于构成土壤有机碳的不同组分在不同环境条件下有不同的分解响应。目前，森林土壤有机碳常用的分组研究方法是：化学分组（传统的腐殖质分组研究）、物理分组（对有机碳的密度分组或颗粒分组）和稳定性分组（即有机碳的活性分。研究目的不同，对各组分的概念认识、成分划定不同，导致所采用的分组测定方法，以及研究结果所反映的问题等也不组）
同，使研究内容或测定结果缺乏可比性。森林土壤有机碳分组方法标准化与各组分的概念统一化；土壤有机碳各组分的组成成分划定；测定各组分的方法标准化与统一化等内容，可能成为土壤有机碳分组研究的工作重点。关键词：碳循环；土壤有机碳组分；测定方法中图分类号：S151.95
文献标识码：A
文章编号：0564-3945（2010）04-1018-07
碳是地球生命的重要组成成分。在漫长的地质时
期，植物通过光合作用对碳素的固定是大气中产生氧气的近乎唯一的来源，它决定了整个地球环境的发展趋势，碳循环是生物圈健康发展的重要标志[1]。陆地生态系统碳循环是全球碳循环的重要组成部分，在全球碳平衡中占主导地位。关于陆地生态系统碳循环机制及对全球气候变化的响应，已成为近年来生态与环境研究的世界性热点。土壤是陆地生态系统的核心，是
水圈、生物圈以及岩石圈的纽带，土壤碳连接大气圈、
是陆地碳库的重要组成部分。因此，了解土壤碳循环
及碳库动态是研究陆地生态系统碳循环的重要前提。土壤碳库包括土壤中的有机碳与无机碳，主要分布于土壤表层向下1m深土层内。据估算，全球陆地表面1m深度的土壤中贮存的有机碳量约为1500Gt，超过了植被与大气有机碳储量之和[2]。而森林土壤受林木生长的深刻影响，每年大量的森林凋落物及根系归还作用，使得森林土壤碳循环过程与农用或其他土壤有很大差别，在含量与特征上都有其明显的特点（森林土壤有机碳是全球土壤有机碳的73％[3]）。但受土地利用变化、森林经营管理、自然与人为干扰等影响，森林土壤有机碳也呈现较强动态变化[4～6]。而导致这种动态现象的原因之一，是由于构成土壤有机碳的不同组分在不同环境条件下有不同的分解转化响应[7]。因此，对森林土壤有机碳组分的认识，以及各组分及其相互间动态变化研究，是明确土壤有机碳动态及其在
陆地生态系统碳循环中的地位和作用，是研究陆地生
态系统碳循环及其全球碳平衡的基础。由于森林土壤有机碳的组成特点与其他地类土壤有机碳没有大的差异，因此在分组技术与测定方法上也没有明确区别，所以本文中的森林土壤有机碳将简称为土壤有机碳。
1土壤有机碳组分的概念与涵义
土壤有机碳（soilorganiccarbon,SOC）实为土壤有
机质（soilorganicmatter,SOM）中所含的C。它包括动植
微生物体C、非腐殖质态C（如碳水化合物物残体C、
等）、腐殖质态C、以及植物细根所含的C。由于二氧化
碳气体在全球气候环境变化过程中的影响作用，对土壤有机碳的研究正逐渐加深与扩展。而关于土壤有机碳的研究也出现许多新的研究领域与理论（如全球碳储量、碳密度、碳计量、碳动态等），更多新的研究方法不断出现。基于土壤有机质对土壤肥力、环境质量的重要性，对土壤有机质功能与特性的研究成为一个重点。但因土壤有机质组成、结构、存在形式等的复杂性，某一功能特性的表现，往往是由一类具有相似的化学成分、结构特征和功能基团的化学混合物同时作用的结果。因而对其性质特征的研究，也常常从土壤有机质的分组、提纯等基本工作入手。由于不同的研究目的、分离技术、实验手段等，得到的有机碳组分不同。因此在开展土壤有机碳研究时，首先应依据研究
2009-04-02收稿日期：
基金项目：西南地区生物多样性保育国家林业局重点实验室资助作者简介：胡慧蓉（1964-），女，昆明人，博士研究生，副教授，从事森林土壤与肥料工作。E-mail:[email protected]*
通讯作者：E-mail:[email protected]
4期
胡慧蓉等：森林土壤有机碳分组及其测定方法
1019
的目的与条件，对土壤有机碳进行分组和相关测定。目前，土壤有机碳分组可有以下几种。以腐殖质的溶解性分：结合态、稳定态、紧结合态3类，或游离态、松结态、稳定态、紧结态等4类；以有机碳的稳定性进行的分组有：活性、
慢性、钝性碳库3类，或快速降解、
慢速降解与稳定有机碳3类，或可降解与抗分解植物、生物有机碳、物理稳定与化学稳定有机碳5类；以有机碳在土壤结构中的分布与功能分：游离态颗粒有机碳、闭蓄态颗粒有机碳、矿物结合态有机碳和可溶性有机碳5类；
以有机碳在土壤中的平均驻留时间结合生物地球化学循环过程分：活性碳库、受保护的缓性碳库、未受保护的缓性碳库和难转变的稳定碳库等4类；以依据物理分离方法进行的密度分组：轻组与重组有机碳，或颗粒分组：砂粒组有机碳、粉粒有机碳、粘粒有机碳等几类；以及与土壤结构有关的分类：存在于微团聚体内部与外部的有机碳等[8,9]。在以上的有机碳分组中，以土壤有机碳的物理分组法、土壤有机碳的稳定性分组法对土地利用变化有积极响应，与土壤管理和森林经营有密切关系。1.1土壤有机碳的化学分组
土壤有机碳的化学分组，即传统的对通过腐殖化过程合成的腐殖酸类物质（即腐殖质）的分组研究。这一研究主要集中在对各种腐殖酸物质的元素组成、功能团结构和性质等方面的研究。根据腐殖质类物质在水或酸／碱中的溶解性将其分为游离态、水溶态、难溶态腐殖质，或富非酸、胡敏酸和胡敏素及其它酸类等[10]。由于土壤有机质的腐殖化过程进程相对缓慢，腐殖酸类物质性质较为稳定，腐殖质各组分在化学组成(C\N\P\H\S)和功能团结构等方面对气候和植被条件变化的反应也多表现迟钝[8.11]。因此，这一分组研究工作一直把了解进入土壤的有机质的分解合成过程及其产物，明确各类腐殖酸组分的化学组成、结构功能、性质特征及其与土壤理化、生物学性质和肥力的关系等作为重点。考虑到腐殖质多是以与矿物质结合后的有机-无机复合体形式存在于土壤中，而结合的方式与紧密程度是影响其稳定状态的主要因素。因而又有将腐殖质分为松结态（与Fe、Al离子或其氧化物结合的部分）、稳结态（与Ca离子结合部分）和紧结态[12,13]。而这一分组系列则是在化学提取的基础上得到的。因此，腐殖质的分组研究与化学分组手段的不断改善紧密相关。而更多的研究目的，则主要是深入了解腐殖质物质的稳定性、功能表现，以及对土壤肥力的影响程度等。
由于土壤有机质多以复杂的形态与土壤溶液、团
聚体和胶体矿物等结合在一起[14]，形成各种有机-无机复合体。而酸碱分组方法对土壤有机质原状结构有
破坏性，所分离的有机碳组分不能很好理解土壤有机碳库的动态变化[15]，因而逐渐被其它分组方法所替代。1.2
土壤有机碳的物理分组
物理分组方法包括对土壤有机碳的密度分组(densityseparates)和大小分组(sizeseparates)。
1.2.1土壤有机碳的密度分组又称比重分组。以土壤在一定比重(1.6～2.5gml-1)溶液中的沉降将其分作轻组和重组土壤，它们中的有机质被分别称作轻组有
机质(1ight-fractionorganicmatter，
LF0M)和重组有机质(heavy-fractionorganicmatter，HFOM)[8,15,16,17]。
LFOM为土粒密度小于20gcm-3的土壤有机质组分[15]，主要成分为动植物残体、菌丝体、孢子、单糖、多糖、半木质素[8,16,18]，包括游离腐殖酸、植物残体、有机分解产物，及其与不同粒径矿质颗粒结合所形成的松散复合体[17,19]。其分解周期为1～15a，相比之下转化时间很短，被认为是土壤中的易分解C库[16,17,20]。LFOM的含C量约为土壤有机C总量的0.4[15]，但由于受其组成与分解特性的影响（LFOM的分解速率比HFOM快得
多），LFOM对耕作管理等生产措施的响应比总有机质的更快，从而成为判断生产措施对土壤质量影响程度的一个简便而有效的手段[8,21,22]。
HFOM为土粒密度大于20gcm-3的土壤有机质组分[15]，主要由与粘土矿物牢固结合的腐殖物质组成，以有机-无机复合体形式存在，属于分解速度极慢的有机碳库。HFOM对土壤管理和作物系统变化的反应虽比LFOM慢，但可反映土壤保持有机碳的能力[23,24]。其含量一般占总有机质含量的60％以上[15,16]。HFOM中一类易溶于盐溶液的有机碳对气候、植被类型、施肥和耕作反应非常敏感，被称为盐溶性有机碳(SS0C)[8]。1.2.2土壤有机碳的颗粒大小分组土壤质地是影响土壤有机质分解转化的重要物理因素。土壤矿物质大小颗粒间比表面能差异很大，对物质的吸持性、保蓄性等表现不同。土壤质地不同，土壤中所含各粒级百分数不同，引起土壤水气热，以及被土壤颗粒吸持的土壤有机碳的紧密程度呈现差异，导致土壤中有机质的矿化分解、腐化吸存、以及组分间转化等也明显不同。因此，通过土壤颗粒大小分组方法所得到的各粒级中有机碳——土壤有机碳颗粒大小分组(sizeseparates)，是进一步了解土壤有机碳的分解转化、稳定性等与其存在位置、状态间关系的有效切入点。依据土壤有机碳的颗粒大小分组有砂粒组(粒径>50μm)有机碳、粗粉砂粒(20～50μm)有机碳、细粉砂粒(2～20
1020
土壤通报第41卷
μm)有机碳、粗粘粒(0.2～2μm)有机碳和细粘粒(
解的植物残体和微生物体[8，26]
，其结构、组成和性质与轻组有机质相似并有很高的相关性[15,27]。同时，砂粒组中有机质的分解转化产物，往往成为其他粒级有机碳
组分的补充[8,28]。随着土壤颗粒的逐渐变细，
腐殖质腐质化程度逐渐增高[28]。另外,砂粒组、粗粉砂粒组和细粘粒组中的有机碳是土壤有机碳的易分解C库，而细粉砂粒组和粗粘粒组中的有机碳是土壤的惰性C库[18,26]。在大多研究报告中，常常将与砂粒结合（53～2000μm）的有机碳称为颗粒有机碳(particulateorganiccarbon，POC)，表示周转期相对较短（约为5～20a），而在有机质分解转化中相对较慢（slowpool），有机碳主要来源于分解速度中等的植物残体分解产物[29]的有机碳部分。而将与矿质颗粒复合形成有机-无机复合体，以团聚体形式存在，腐质化程度较高的有机碳称为团聚体有机碳。这两部分有机碳可以反应土壤有机碳动态、土壤肥力状况、以及对人为管理措施影响的
响应程度等[8,15,17]，
因而是目前研究相对较多的组分。1.3土壤有机碳的稳定性分组
土壤有机碳是一系列新旧有机含碳化合物（动植物残体C、微生物体C、非腐殖质态C、腐殖质态C、以及植物细根等）的统称，其所含的C具有不同的稳定性，在土壤内外各种因子的影响下，也表现出不同的稳定性。由此而出现了依据其稳定性的分组，即活性active）、慢性（slow）和惰性有机碳（passive）库[30]，并得到进一步的研究[9]。其中的土壤活性有机碳（soillabileorganiccarbon，SLOC）是这一分组中被广泛关注和深入研究的组分。这是因为它对土壤管理措施的响应，以及土壤有机碳库的变化反映灵敏[31]。因此，土壤活性有机碳被认为是反映土壤肥力和土壤物理性质的变化，指示各种有机物的矿化率，综合评价土壤管理措施对土壤质量的影响的较好指标[32]。
虽国内外许多学者对活性有机碳的所指部分和测定方法有不同，但以中文形式给出相关定义并被大多学者接受的，是1999年由沈宏提出的土壤活性有
机碳———在一定时空条件下,受植物、微生物影响强烈、具有一定溶解性、在土壤中移动比较快，不稳定、易氧化、分解、易矿化,其形态、空间位置对植物、微生物来说活性比较高的那一部分土壤碳素。国外描述这一部分碳素的术语为有效碳、水溶性碳、易氧化碳、可矿化碳、生物可降解碳、活性碳、微生物量碳[33]。同时也依据定义和测定方法，将土壤活性有机碳表述为可溶性有机碳（DOC）、微生物量碳（SMBC）、轻组有机碳
(LFOC)和易氧化有机碳(ROC)[34]。
DOC是指能够通过浸提溶解在水中的那一部分有机碳，包括简单的有机分子如碳水化合物、简单氨基酸和小分子蛋白质[35]，以及一些从简单到复杂的胡敏酸和富里酸分子组成[36]。它是土壤微生物可直接利
用的有机碳源，具有可溶性和移动性等。因此，
对土壤中有机、无机物的分解转化、吸附、迁移淋溶等都有明显作用。并影响进入土壤中的重金属、农药等有害物质，以及P、S等对环境有影响的无机化合物的运移过程[37]。
土壤微生物量(MB)是指土壤中体积小于50μm3的生物总量，它是活的土壤有机质部分，但不包括植物根系等在内[38]，具体地说是土壤中活的细菌、真菌、藻类和土壤微生物体总量[8]。其含碳量———土壤微生物量碳仅占土壤总有机碳的很小一部分（1％～5％，
通常不超过10%）[8,38]
，但其动态变化与土壤条件密切相关，是土壤总有机碳变化的指示器。因此，对研究土壤理化性质与土壤碳平衡都有重要意义。
进入土壤的有机物中，有部分有机碳在微生物、土壤酶等的作用下将快速氧化分解。这部分有机碳即
为土壤易氧化有机碳(ROC)。测定土壤中易氧化、不稳定的有机碳，是了解土壤有机质与土壤养分供给、土壤理化性状等关系的有效途径。
2
土壤有机碳各组分的测定
2.1
土壤有机碳的化学分组（腐殖质分类）测定
土壤腐殖质分组测定通常采用0.1MNaOH和0.1
MNa4P2O7混合液处理的方法进行分组测定。对腐殖质组成（胡敏酸、富里酸、胡敏素等）的详细测定方法可查阅南京土壤研究所《土壤理化分析》书。而进行稳定性分组测定方法，则大多为熊毅[39]使用（将腐殖质分为4级并分别提取），经傅积平[13]改进（仅分3级）的连续提取法。即以0.1MNaOH溶液提取松结态腐殖质，以0.1MNaOH+0.1MNa4P2O7混合液提取稳定态腐殖质，剩余残渣中的腐殖质为紧结态[12,40]。一些学者也采用Kumada[41,42]法测定游离态（0.1MNaOH）、结合态
0.1MNa4P2O7+50℃水浴）、非可溶态腐殖质。但其原
理基本相同，均为以腐殖酸盐类在酸、碱与一价盐中的溶解程度获得不同形态的腐殖质物质。所得结果也
是用以分析腐殖质的性质与稳定程度。梁重山[43]认为，用NaOH、Na4P2O7、NaOH+Na4P2O7混合液、及之后的进一步酸化分离腐殖质的化学方法将使土壤有机质的化学结构和形状发生一定改变。而新近发展的超临界流体萃取法可能是有效避免化学提取法常有缺点的
（（
4期
胡慧蓉等：森林土壤有机碳分组及其测定方法
1021
一种可取方法。
2.2土壤有机碳的物理分组测定2.2.1土壤有机碳的密度分组测定
土壤有机碳的
密度分组，是将土壤经分散后在一定密度（一般为1.6～2.0gcm-3）重液中将有机质分离出来，上浮的为轻
组，下沉的为重组。原理很简单，
但由于不同的土壤分散程度和重液选择，对轻组有机碳的测定结果有很大影响。因此，土壤有机碳的密度分组研究，虽然已经有了几十年的时间，但对重液的选择与改进一直是其主要内容之一[8,17]。
对土壤进行分散的方法通常是在加入重液后，借助震荡和延长作用时间的方式进行，没有太大的变化。而重液的选择，则经历了由有机溶剂到无机溶剂，溶剂密度从1.8～3.0gcm-3的较大变动范围，到更多选择1.6～2.0gcm-3密度范围[17]。参照国外密度分组研究的方法与结果，国内目前常用的测定方法中，主要选择密度为1.6～2.0gcm-3的NaI为重液进行密度分组。具体操作：风干过筛土样（一般过2mm筛）放入一定密度（常在1.6～2.0gcm-3）NaI重液中，用超声波、震荡、或搅拌等方法独立或综合处理分散土壤，配合长时间静置或离心，以倾倒法或虹吸法获得上层悬浮部分，并以CaCl2冲洗后测定为轻组有机碳，从而与重组分离。悬浮部分经过滤，去离子水冲洗，烘干称重后测定（多以干烧法进行）得到轻组有机碳。剩余部分以CaCl2冲洗、烘干并测定，即为重组有机碳[17,23,44～47]。
值得注意的是，由于有机碳的密度分组研究时间并不很长。研究过程中对于分离用的重液选择、重液密度确定、震荡和平衡时间与方法、以及土液比例等都在不断地改进。这些因素无疑对国内相关的研究产生很大影响[23,45～47]，研究所得结果的可比性方面产生一定影响。
2.2.2土壤有机碳的颗粒大小分组测定
土壤有机
碳的颗粒大小分组测定方法，是在土壤颗粒分级的基础上进行的。通常采用美国制土壤分级系统将土壤分成5个粒级，细粘粒（
由于与砂粒（53～2000μm）结合的有机质（POM）属新形成，主要由植物细根片断和其它有机残余组
成，易被土壤微生物利用，因此可作为短期植物营养库有机碳[51]。这部分土壤颗粒有机碳不同于与粉粒和粘粒结合的有机碳，而后者又被称为非颗粒有机碳或矿物结合碳（mineralassociatedorganiccarbon,MOC）。因而部分学者对这部分土壤颗粒有机碳进行了单独研究，并与矿物结合有机碳相比较，而测定过程也有所不同。常用的测定方法是以化学手段（六偏磷酸钠为分散剂），借助手摇、震荡机震荡等手法进行长时间震荡分散，过53μm筛并经烘干（60℃）称重后测定其所含有机碳[52～54]。
与土壤有机碳的密度分组研究相类似，土壤颗粒大小分级研究也存在相同问题，即对土壤的分散手段、分散剂选择、震荡方法、以及土液比例等。因此，在这方面的研究仍需进一步改进和统一。2.3土壤有机碳的稳定性分组测定
依据土壤有机碳的稳定性分组，以土壤溶解有机碳（DOC）、微生物量碳（SMBC）、轻组有机碳（LFOC）和易氧化有机碳（ROC）等分组形式进行的测定，是目前对活性有机碳最多的定量表述。2.3.1土壤溶解有机碳（DOC）的测定由于DOC实际上就是指能够通过浸提溶解在浸提液中的那一部分有机碳，因此测定DOC含量时所用浸提液不同，也就有不同的结果。出于对土壤中DOC的研究目的不同,不同学者所使用的浸提剂也有不同[36]。一般有水溶性有机碳(WOC)和盐溶性有机碳。
水溶性有机碳（WOC）主要为一些低分子糖类(葡萄糖、蔗糖等)、氨基酸等。其测定也有冷水和热水2种浸提方法[55]。冷水浸提有机碳的测定通常采用Liang等[56]1998）的测定方法，即以过2mm筛的新鲜土壤与蒸馏水按1∶2.5（或1∶2）的土水比混合，室温或25℃恒温下经振荡（30min）、离心（10～30min）、抽滤后，测定滤液中的有机碳即为土壤活性有机碳[55,57]。热水浸提有机碳测定按照Sparling等[58](1998)的方法:风干土加入蒸馏水（土水比1∶5）后在70℃的条件下培养18h，冷却、过滤，然后测定滤液中的有机碳。以上两个测定方法间的差异表示土壤有机碳在不同温度下的溶解性。对于含有机碳较高的土壤和凋落物中活性有机碳，吴庆标采用105℃热水解提取法，有机物1g加蒸馏水30ml，在105℃烘箱内保持1h，每隔15min摇匀1次，之后取出冷却、过滤定容至100ml[59]后测定。
土壤盐溶性有机碳的测定，主要是考虑到在土壤中溶解土壤有机碳的不是水，而是土壤溶液。测定以0.5molL-1K2SO4为浸提剂，土样采用鲜土（土水比1∶4），常温下震荡30min，离心，过滤后测定浸提液有机
（（
1022
土壤通报第41卷
碳含量，得到DOC[60～62]。
2.3.2土壤微生物量碳(SMBC)测定土壤微生物量碳(soilmicrobialbiomasscarbon，SMBC)的数量随土壤条件的变化而变化，而土壤微生物又影响土壤有机碳的分解转化，因此，通过SMBC的动态检测，
可以预测土壤总有机碳变化的趋势。SMBC已经成为研究土壤碳循环、土壤碳平衡、土壤理化性状和肥力状况的一个重要内容。
SMBC通常用氯仿薰蒸～K2SO4提取法测定[63]，其步骤为①新鲜土样35g
（干土计25g左右）若干份，氯仿蒸汽熏蒸24h，真空泵抽尽氯仿，土壤样品用0.5molL-1K2SO4溶液浸提0.5h，同时做空白。②测定浸提液中的有机碳，土壤微生物量碳为经过熏蒸土壤样品与对照样品的差值[33]。2.3.3
土壤易氧化有机碳（ROC）测定
进入土壤的
有机物，由于受到微生物、土壤酶等的影响而快速氧
化分解。测定土壤中易氧化、不稳定的有机质，是了解土壤有机质与土壤养分供给、土壤理化性状等关系的有效途径。对这部分活性有机碳的测定通常采用氧化法，常用氧化剂有MnO4-，Cr2072-，H2O2和O2[32]。过去对Cr2O72-使用较多，而近来最常用的是由Logninow等[64]提出的KMnO4氧化法。Lefroy等[65]认为，被333mmolL-1KMnO4氧化的有机质在种植作物时变化最大，因此将能被333mmolL-1KMnO4氧化的有机质称作活性有机质（Labileorganicmatter，LOM），不能被氧化的称作非活性有机质（Non-labileOM，NLOM）。具体测定方法为:25℃下，将含有15～30mg碳的土壤样品放入100ml塑料瓶内，加333mmolL-1高锰酸钾液25ml，密封瓶口，转速25rpm振荡1h，离心（4000rpm）5min，上清液用去离子水按1:250稀释后在565nm分光光度计上比色。其标准液的浓度范围必须包括1mg碳，根据高锰酸钾的消耗量，即求出样品的活性有机碳含量，单位gCkg
-1[66～69]
。
3总结
森林土壤有机碳是陆地生态系统碳库的重要组
成部分。森林土壤有机碳库在陆地碳库中虽占有较大份额，但其数量与质量的变化受自然和人类生产活动的影响较大。由于有机物进入森林土壤后的分解转化，受到有机物自身特性和土壤环境条件的双重影响。因此，所形成的各类分解产物在化学结构、理化性质、进一步的分解周期、稳定程度等方面各不相同，进而对森林土壤有机碳库动态影响的作用机理也表现不一。
通过土壤有机碳的化学分组及其测定研究，可以
了解腐殖质的组成、结构、性质与功能，进一步认识土壤有机质在改良土壤理化生物学性质、供给植物养分、保护土壤等方面的作用及其机理。对土壤有机碳的物理分组及其研究，可以更进一步地认识进入土壤中的有机碳在与土壤物质颗粒复合后形成的，与土壤理化生物学性质关系密切的有机-无机复合体的稳定性，及其对土壤管理、土地覆被/利用变化、土壤干扰甚至污染等一系列变化的响应。对土壤有机碳的稳定性分组研究，可深入认识土壤有机碳在各种土壤管理和经营措施影响下的氧化分解、迁移固定等循环过程中的各个环节。因此，对森林土壤有机碳的分组及其测定，是明确森林土壤有机碳动态对陆地生态系统碳循环的影响，研究陆地生态系统碳循环及其全球碳平衡的基础。
关于土壤碳素的分组研究，除化学分组外，其余均为近30年来新发展的研究范畴。对各组分的概念认识、组成成分、测定方法等方面仍有不统一的现象，使得相同研究内容的测定结果缺乏可比性，而各研究
内容间也很难相互解释和印证。因此，
森林土壤有机碳的分组及各组分的概念标准化与统一化；土壤有机碳各组分的组成成分划定；测定各组分的方法标准化与统一化等，有可能成为进一步研究土壤有机碳各组分的重点之一。参考文献：
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ForestSoilOrganicCarbonFractionandItsMeasureMethods
HUHui-rong1,2,MAHuan-cheng1,2,LUOCheng-de2,HUTing-xing2*
(1.SouthwestForestryUniversity,SouthwestBiodiversityConservationKeyLaboratoryofStateForestryAdministration,Kunming650224
China;2.SichuanAgriculturalUniversity,Yaan625014China)
Abstract:Carboncycleofterrestrialecosystemplaysamainroleinglobalcarbonbalance.Soilisonecoreofterrestrialecosystems.Forestsoilorganiccarbonisanimportantpartinterrestrialcarbonpools.Followingthechangeoflanduse,forestmanagement,naturalandhumandisturbanceetc,itsquantityandqualityallpresentstrongerdynamics.Oneofthereasonsforthissituationisbecausethecomponentsofsoilorganiccarbonhavedifferentdecompositionresponseunderdifferentenvironmentalconditions.Inrecently,theresearchofgeneralmethodforforestsoilorganiccarbonfractionsarethechemical(traditionalhumusfractions),thephysical(densityorparticlefractions),andthestable(activityfractions).Iftheresearch'saim,eachfractionalconcept,thecomponentdivision,thefraction'smeasuremethod,andtheresultexplanationaredifferentbyresearchersholding,thecomparabilitybetweenstudiesormethodsislack.So,fractionationofforestsoilorganiccarbonharmonizationandconceptionofvarioussub-componentsstandardization,divisioneachsub-componentofsoilorganiccarboncomposition,standardizationandunificationofdeterminationmethodofeachsub-component,allthesecontentsonsoilorganiccarbonresearchcouldbefocusedinthefuture.
Keywords:Carboncycle；Soilorganiccarbonfractions;Measuremethod