第七届青年地学论坛

土壤有机质（Soil Organic Matter，SOM）作为天然有机质的重要组成部分，其对土壤性质具有深远的影响。土地利用等人为因素会影响SOM的储量和分子结构。解析SOM分子结构组成对于了解其来源、周转信息及其污染物在土壤中的迁移转化具有十分重要的意义。传统的光谱学等方法大都仅适用于溶解态样品，且提供的信息有限。提取SOM的过程往往复杂繁琐，且存在提取不完全和偏置性强的缺点。热裂解-气相色谱-质谱联用（Py-GC-MS）技术可直接进样分析土壤样品，免去提取纯化的繁琐过程，方便快捷。质谱检测限低，灵敏度高，可获得大量的SOM分子指纹信息。因此，Py-GC-MS在SOM分子结构组成解析领域具有广阔的应用前景。我们基于Py-GC-MS的技术开发了一套可批量对质谱图进行标准化、平滑化、噪音提取和基线去除的预处理并识别特征峰的质谱数据处理方法，获取SOM分子指纹信息、筛选分子标志物、解析SOM分子结构组成。
研究以巢湖流域70个表层土壤样品为研究对象，探究耕地、林地和城市用地三种不同土地利用方式土壤的性质和SOM分子结构特性差异。结果表明采集的土壤样品主要为粉质壤土，林地土壤有机碳（Soil Organic Matter，SOC）含量要显著高于耕地土壤（p < 0.05），城市用地土壤总氮（Total Nitrogen，TN）含量则显著低于林地和耕地。SOC和TN线性关系良好，原因是土壤中的大部分有机质都由富含氮的化合物组成。城市土壤pH显著偏高，可能受到建筑材料等碱性材料混入影响。应用已建立的分析方法共获取70个土壤SOM样品 283条分子指纹信息，筛选出12个特征分子标志物。林地土壤植被和微生物丰富，所以源于纤维素和多糖的芳香类、苯系物和呋喃丰度较高；耕地中源于草本植物和微生物的分子标志物相对含量较高；城市用地受人类活动和化石燃料燃烧的影响，所以源于浓缩有机碳的分子标志物的相对含量较高。研究指出SOM的分子组成和积累受到植被生产、微生物代谢和浓缩有机碳的相互作用的影响。本研究揭示了土地利用对SOM的贡献和作用机制，对于SOM的蓄积保护具有一定的现实意义。
 

土壤有机质,土地利用,裂解气相色谱质谱,分子标志物