岩溶小生境土壤溶解性有机碳同位素分馏及对其来源和稳定性的指示

我国西南岩溶山地地表破碎，土体不连续，质量小，以微域土壤为核心的小生境对外界环境变化反应强烈。这些小生境中，对土壤溶解性有机碳(SDOC)的研究是了解岩溶生态系统碳循环的核心。目前对其来源和稳定性、及其动力学过程的认识还存在很多不确定性。而应用同位素示踪物质的来源和稳定状态具有不可比拟的优越性，但关键是必须了解其不同端元的同位素组成，及其在不同条件和介质中的分馏效应。基于此，本项目拟选择典型的岩溶小生境，应用树脂分离，分析SDOC各组分的同位素组成，判别其来源，以及各来源的相对贡献；通过室内模拟和野外观测，研究不同环境条件对SDOC同位素分馏的影响，及其动力学分馏机制；研究SDOC同位素在不同介质中，以及降解过程中的碳同位素分馏效应，构建SDOC同位素分馏与其降解过程的关系。该项目的成果能够促进我们对SDOC地球化学行为的了解，以及为判别岩溶山地生态系统的健康状况提供理论依据。

本项目于2011年正式启动，历时3年。在整个研究过程中项目组成员围绕既定的研究内容和目标，开展了深入的研究，得出了一批非常有价值的数据，并初步提出了专门针对岩溶地区土壤溶解性有机碳(DSOC)提取和同位素分析的方法(还在进行不同类别土壤样品的验证工作)，发表了SCI论文1篇，中文核心刊物5篇，尚有部分数据正在整理中。其主要成果简述如下：.① 依据地表覆被、岩石类型、地表裂隙的宽度、深度，以及地形条件对典型岩溶地区小生境的主要类型进行了详细的调查和分类，以此为基础本对研究区域的土壤保有量进行了估算；结果显示，岩溶地区主要的小生境类型大致可分为9种，集中分布在>15度区域；尽管>15度区域面积占该区的60％，但土壤的保有量不到该区域的30%；.② 对主要小生境类型土壤在土体构造、结构、有机碳含量、元素组成等物理化学性质的研究显示，无论是在原生生态系统还是次生生态系统，多数小生境条件下的土壤有机质含量较高，但是作为溶解态DSOC、DSON等的含量却很低。这一现象与大多数现有报道不一致，亦可能是制约岩溶小生境生源要素生物地球化学循环过程的关键性问题。.③ 经管目前多数研究者认为SDOC的提取应该采用新鲜样品，以反映野外实地的真实情况。而项目组成员根据观测数据发现，SDOC的提取效率与样品状态、温度、浸提剂的种类密切相关，鲜样的重现性较差，难以实现不同学者所获数据的可比性，继而本项目组成员提出相应的SDOC分析方法。此外，对SDOC同位素分析前处理发现，冷冻干燥、低温干燥和旋转蒸发浓缩的SDOC 的碳同位素组成均存在分馏现象，低温干燥和旋转蒸发导致的同位素分馏较大，且可重复性较差。.④ 对不同岩溶小生境DSOC主要来源的同位素组成分析显示，具备枯枝落叶覆盖的表层DSOC主要来源于枯枝落叶；在发育较为成熟的土壤剖面中，土壤有机质降解程度会随着土壤深度的加深更为彻底；土体内来自于土壤腐殖类物质的DSOC占总量的比例随土壤深度的加深有增加趋势； .主要问题和展望：.a、利用XAD-8树脂对SDOC进行分类，重现性较差，同位素分馏严重，有待进一步地探索其解决办法。.b、在整个研究过程中，项目组成员发现利用气相/液相色谱与质谱连用技术对SDOC进行分析，有利于对其结构的判定，以及改善对其来源和降解过程的观察和研究，但有待对色谱库进行更新和检索。