土壤有机质的周转及其对污染物的调控

土壤碳汇提升与土壤污染控制已成为“减污降碳协同增效”的国家重大需求。本书主要针对土壤有机质的来源、稳定机制及云南高原地区典型人为活动干扰下土壤有机质的周转及其与污染物的相互作用等方面进行论述。全书共分 12 章，分别为土壤有机质的概述、土壤有机质稳定性研究、土壤有机质周转研究方法、土壤有机质周转的研究进展、氢氟酸对发酵前后玉米秸秆有机质结构的影响、活性矿物阻碍脂类生物标志物的萃取、苯多羧酸标志物描述生物炭与土壤矿物颗粒的相互作用、经济橡胶林置换热带雨林植被下土壤有机质周转、不同耕作模式下元阳梯田土壤有机质周转、分子生物标志物揭示有机无机复合体对土壤有机碳的保护、分子生物标志物描述矿物溶解下土壤有机质组分变化及其吸附特征、分子生物标志物对稠环有机质的老化及其吸附特性研究。

入选国家“高层次人才支持计划”科技创新领军人才，2019年 “创新人才推进计划”中青年科技创新领军人才，2018年“全国工人先锋号”带头人，2018年国家杰出青年科学基金，排名第一，2017年

目 录
第1章 土壤有机质的概述 1
1.1 土壤有机质的来源、分布与组成 1
1.1.1 土壤有机质的来源与组成 1
1.1.2 土壤有机质的含量与空间分布 5
1.2 土壤有机质的环境意义 7
1.2.1 土壤有机质与碳循环 7
1.2.2 土壤有机质与有机污染控制 8
1.3 本章小结 10
参考文献 10
第2章 土壤有机质稳定性研究 16
2.1 土壤稳态碳的概念 16
2.2 分子抗性 16
2.3 矿物对有机质的保护 17
2.3.1 土壤矿物对有机质的吸附机理 17
2.3.2 矿物结合态有机质 19
2.4 土壤团聚体对有机质的保护 20
2.4.1 土壤团聚体的形成 20
2.4.2 土壤团聚体的物理保护 21
2.5 本章小结 23
参考文献 24
第3章 土壤有机质周转研究方法 27
3.1 分子生物标志物 27
3.1.1 分子生物标志物概述 27
3.1.2 分子生物标志物类型及特点 27
3.2 稳定碳同位素示踪技术 31
3.2.1 同位素基本概念和特征 31
3.2.2 稳定同位素规范术语 32
3.2.3 计算方法 34
3.2.4 稳定碳同位素的自然标记和人工标记技术 36
3.3 主要分子生物标志物单体同位素示踪技术应用 37
3.3.1 脂类单体碳同位素技术应用 37
3.3.2 木质素单体碳稳定同位素技术应用 38
3.3.3 BPCAs单体碳同位素分析技术应用 39
3.4 本章小结 40
参考文献 40
第4章 土壤有机质周转的研究进展 43
4.1 土壤有机质周转的研究现状 43
4.2 土壤有机质周转的主要影响因素 46
4.2.1 气候因子对SOM周转的影响 46
4.2.2 土壤理化性质对SOM周转的影响 49
4.2.3 土壤生物对SOM周转的影响 51
4.2.4 人为活动对SOM周转的影响 52
4.3 本章小结 53
参考文献 53
第5章 氢氟酸对发酵前后玉米秸秆有机质结构的影响 59
5.1 引言 59
5.2 研究方法 60
5.2.1 样品处理 60
5.2.2 样品测定及其表征 60
5.2.3 数据处理 61
5.3 酸处理下发酵前后玉米秸秆的样品表征 61
5.4 酸处理下发酵前后玉米秸秆有机质中木质素含量和参数变化 63
5.5 酸处理下发酵前后玉米秸秆有机质同位素变化 64
5.6 本章小结 65
参考文献 66
第6章 活性矿物阻碍脂类生物标志物的萃取 67
6.1 活性矿物的去除提高游离态脂的萃取率 67
6.2 活性矿物的去除提高结合态脂的萃取率 68
6.3 活性矿物的去除修正生物标志物信息 70
6.4 本章小结 72
参考文献 72
第7章 苯多羧酸标志物描述生物炭与土壤矿物颗粒的相互作用 74
7.1 引言 74
7.2 材料与方法 74
7.2.1 土壤和生物炭的准备 74
7.2.2 土壤/生物炭混合培养实验 75
7.2.3 土壤密度组分分级 75
7.2.4 BPCAs分子标志物的分析测定 76
7.2.5 土壤和生物炭的性质分析 77
7.3 土壤不同密度组分的基本性质 77
7.4 生物炭与土壤矿物颗粒的相互作用 79
7.5 BPCAs方法量化不同来源碳对土壤碳的贡献 82
7.6 本章小结 83
参考文献 84
第8章 经济橡胶林置换热带雨林植被下土壤有机质周转 86
8.1 引言 86
8.2 研究方法及实验方案 87
8.2.1 实验收集和准备 87
8.2.2 分子生物标志物分析 87
8.2.3 数据分析 88
8.3 酸处理前后土壤性质表征分析 88
8.4 游离态脂分子生物标志物示踪土壤有机质的更替 90
8.5 木质素分子生物标志物示踪土壤有机质的更替 92
8.6 本章小结 95
参考文献 96
第9章 不同耕作模式下元阳梯田土壤有机质周转 97
9.1 引言 97
9.2 研究方法 97
9.2.1 实验收集和准备 97
9.2.2 分子生物标志物分析 97
9.2.3 无定形铁（Feo）和游离态铁（Fed）含量测定 97
9.2.4 土壤样品的元素分析和矿物组分表征 98
9.3 耕作前后土壤理化性质的变化 98
9.4 游离态脂生物标志物识别耕作前后SOM周转 99
9.5 木质素生物标志物识别耕作前后SOM周转 102
9.6 本章小结 103
参考文献 103
第10章 分子生物标志物揭示有机无机复合体对土壤有机碳的保护 104
10.1 引言 104
10.2 研究方法 105
10.2.1 样品收集和准备 105
10.2.2 植物凋落物的微生物降解实验 105
10.2.3 粒径分级 106
10.2.4 BPCA分子生物标志物和化学热氧化法测定COM含量 106
10.2.5 统计分析 106
10.3 非稠环芳香有机质 107
10.3.1 高岭石对不同植物组织OM降解前后的元素分析 107
10.3.2 高岭石对不同植物组织木质素酚的保护作用 108
10.3.3 高岭石对不同植物组织游离态脂的保护作用 109
10.3.4 高岭石对不同植物组织易降解糖类的保护作用 111
10.3.5 高岭石对持久性自由基的影响 111
10.3.6 土壤矿物对木质素与游离态脂的保护机制不同 112
10.4 稠环芳香有机质 114
10.4.1 BPCAs方法和热氧化法（CTO-375℃）对COM测定结果的比较 114
10.4.2 COM在不同土壤粒径组分中的分布特征 115
10.4.3 土壤矿物相对COM-矿物复合体形成的影响 117
10.4.4 活性铁、铝与COM-无机矿物复合体之间的关系 118
10.5 本章小结 119
参考文献 120
第11章 分子生物标志物描述矿物溶解下土壤有机质组分变化及其吸附特征 123
11.1 引言 123
11.2 研究方法 124
11.2.1 样品收集和准备 124
11.2.2 生物标志物分析 124
11.2.3 土壤样品的表征分析 125
11.2.4 批量吸附实验 125
11.2.5 数据分析 125
11.3 活性矿物去除后土壤性质变化 125
11.4 酸处理后土壤中特定生物标志物变化 127
11.4.1 有机溶剂萃取产物 127
11.4.2 木质素酚产物 128
11.4.3 炭黑含量 129
11.5 吸附等温线及吸附机理 129
11.5.1 活性矿物去除后对PHE和OFL的表观吸附特征分析 129
11.5.2 土壤组分对PHE和OFL的吸附影响 131
11.6 本章小结 133
参考文献 133
第12章 分子生物标志物对稠环有机质的老化及其吸附特性研究 137
12.1 引言 137
12.2 研究方法及实验方案 138
12.2.1 实验材料 138
12.2.2 制备火成源稠环有机质 138
12.2.3 制备老化火成源稠环有机质 138
12.2.4 分离非火成源稠环有机质 139
12.2.5 稠环有机质中BPCAs的测定方法 140
12.2.6 吸附实验 140
12.2.7 数据分析 140
12.3 分子生物标志物对稠环有机质性质的描述 141
12.3.1 分子生物标志物对火成源稠环有机质的定性定量分析 141
12.3.2 分子生物标志物在非火成源稠环有机质测定中的应用 143
12.3.3 老化过程中稠环有机质分子生物标志物参数的变化特性 145
12.3.4 分子生物标志物参数对稠环有机质吸附有机污染物特性的描述 146
12.4 本章小结 147
参考文献 147