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土壤有机碳(SOC)并非均一物质,而是由不同稳定性、来源和功能的组分构成。测定其活性/惰性组分,可更精准评估土壤碳库动态、固碳潜力及对管理措施的响应。
常用组分测定方法
1. 水溶性有机碳(WSOC)
原理:去离子水提取可溶性小分子有机物;
步骤:
土:水 = 1:5(w/v),振荡 30 min;
过滤(0.45 μm 滤膜);
滤液用 总有机碳分析仪(TOC)测定;
注意:避免使用含碳滤膜;样品需新鲜或 4°C 保存。
2. 轻组 vs 重组有机碳(密度分离法)
原理:轻组(LFOC)密度 <1.6–1.8 g/cm³(未分解残体),重组(MOC)>1.8(矿物结合);
试剂:NaI 或 Na₂WO₄ 溶液(调至目标密度,如 1.8 g/cm³);
步骤:
土样 + 密度液 → 混匀 → 静置 12–24 h;
吸取上浮轻组 → 过滤 → 洗盐 → 60°C 烘干;
下沉重组同样处理;
两部分分别测 有机碳含量(干烧法或重铬酸钾法);
优点:物理分离,不破坏结构;
标准:参考 Golchin et al. (1994) 方法。
3. 颗粒有机碳(POC)与矿物结合碳(MOC)
联合筛分-密度法(Cambardella & Elliott, 1992):
土样过 2 mm 筛;
湿筛分离 >53 μm(POC)和 <53 μm(silt+clay fraction);
<53 μm 部分用 密度分离(1.8 g/cm³)得 MOC;
POC 特征:肉眼可见植物残体,C/N 高(>20);
MOC 特征:与黏粒紧密结合,C/N 低(8–12)。
4. 腐殖质组分分离(化学碱提法)
原理:利用 HA、FA 在不同 pH 下的溶解性差异;
步骤(依据 Kononova, 1961):
土样 + 0.1 M NaOH → 振荡 16 h;
离心,上清液为 HA + FA 混合液;
上清液调 pH=1.0 → HA 沉淀,FA 留在溶液中;
分别收集 HA、FA,纯化后测碳含量;
局限:强碱可能改变天然结构,仅适用于科研。
5. 黑碳(BC)或热解碳
方法:酸-氧化法(如 Walkley-Black 改良法)或 热-化学法;
原理:黑碳抗强氧化(如 K₂Cr₂O₇/H₂SO₄),而普通有机碳被氧化;
步骤:
一份土样测 总有机碳(TOC₁);
另一份经 浓 HNO₃ + H₂O₂ 氧化 去除非黑碳;
残留碳即为 黑碳(BC);
应用:评估生物质炭施用效果或野火历史。
来源:网络
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