孫盛凱，劉新坤，朱旭毅，段霄漢，韓惠芳

（作物生物學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/土肥資源高效利用國家工程實(shí)驗(yàn)室/山東農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，山東 泰安 271018）

土壤可溶性有機(jī)碳（DOC）和可溶性有機(jī)氮 （DON）是以有機(jī)狀態(tài)存在于土壤溶解性有機(jī)質(zhì)中的碳和氮，是陸地生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)的重要組成成分。DOC 和DON 在土壤物質(zhì)循環(huán)和養(yǎng)分流動過程中的作用受到廣泛關(guān)注，其中土壤中潛在活性養(yǎng)分含量和周轉(zhuǎn)速率、土壤吸附能力影響下的遷移轉(zhuǎn)化、溶解有機(jī)物的淋失和防控是眾多科學(xué)研究中的焦點(diǎn)。因而，必須科學(xué)研究土壤DOC、DON在土壤生物氧化中的功效，為合理耕作施肥、提高土壤質(zhì)量、促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和保護(hù)生態(tài)環(huán)境提供理論依據(jù)。

土壤有機(jī)質(zhì)中能被溶液提取的部分稱為土壤可溶性有機(jī)物（DOM）[1]，其主要成分是土壤DOC和DON，它們是土壤有機(jī)質(zhì)中最活潑的有效成分，也是微生物生長和分解過程中的重要能量來源，與土壤碳/氮庫中有機(jī)碳/氮的遷移、固持以及CO2和N2O 的釋放有密切的關(guān)系[2-4]。在生態(tài)系統(tǒng)碳、氮循環(huán)中，DOC 是土壤碳庫最活潑的有機(jī)碳組分之一[5-6]，而DON 是對土壤生物氧化起關(guān)鍵緩沖作用的有機(jī)氮組分[7-8]。

DOC 通常是指在特定的空間范圍內(nèi)，會受到植物及微生物強(qiáng)烈作用的土壤碳，在土壤中有極強(qiáng)的移動性，是最容易被土壤微生物分解利用的土壤有機(jī)碳組分。DOC 受外界條件影響強(qiáng)烈，在一定空間內(nèi)受植物和微生物的影響，能有效地溶解于水，在土壤中有著較強(qiáng)的流通性，易被空氣氧化、溶解和酸化，因此也是土壤碳遷移和淋失的主要形式。另外，與固態(tài)有機(jī)碳相比，DOC 有著大量的特異性結(jié)構(gòu)域[9]，可影響土壤形成、礦物風(fēng)化、污染物毒副作用的轉(zhuǎn)移及營養(yǎng)的易用性[10]，是陸地生態(tài)系統(tǒng)與水域生態(tài)系統(tǒng)之間的直接聯(lián)系者。

DON 通常是指存在于純天然土壤水溶液或溶液中的有機(jī)氮，DON 與溶解性有機(jī)氮（SON）不同，它表示了SON 中吸附性低和溶解性強(qiáng)的部分[11]。盡管DON 只占土壤有機(jī)氮庫的一小部分，但它是土壤中最活躍、最易轉(zhuǎn)移的組分之一[12]，作物及時(shí)吸收DON 還可以降低對土壤有機(jī)氮礦化和無機(jī)物氮組分吸收的依賴[1]，在農(nóng)田作物營養(yǎng)物質(zhì)吸收過程中起著關(guān)鍵作用[13]。

長期以來，針對DOC 和DON 研究的熱點(diǎn)問題，國內(nèi)外眾多學(xué)者對其含量、遷移轉(zhuǎn)化以及影響因素和防控遷移淋溶措施等方面進(jìn)行了大量較為系統(tǒng)的科學(xué)研究，并取得了許多重要的研究成果。本綜述旨在將已有研究成果進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié)，并在此基礎(chǔ)上提出今后有關(guān)土壤DOC 和DON 研究需要給予關(guān)注和加強(qiáng)的方向，從而提高土壤肥沃度，確保高產(chǎn)高效糧食生產(chǎn)，為農(nóng)業(yè)的節(jié)能減排、資源高效利用提供理論依據(jù)。

1 土壤可溶性有機(jī)碳、有機(jī)氮的分布含量及影響因素

1.1 可溶性有機(jī)碳的含量及其分布

DOC 是陸地碳庫中最活躍的一個(gè)組成部分，可作為土壤碳長期變化狀況的一個(gè)指示因子。研究結(jié)果顯示，土壤中DOC 含量低于200 mg/kg，在土壤總有機(jī)碳的占比較小，一般不超過3%[14-15]，但其含量和特性足夠說明土壤有機(jī)碳的穩(wěn)定性[16-17]。浸提方式和分析方法的不同會影響DOM 庫的大小和動態(tài)。通過采用冷水、熱水、KCl 溶液分別浸提天然林土壤樣品，DOC 含量及DOC/土壤全碳（TOC）大小排序?yàn)闊崴?KCl>冷水（表1）[18]。

表1 不同浸提方式下土壤表層和深層土壤DOC 含量及其占TOC 的比例［18］Tab.1 DOC concentration and percentage to TOC in top soil and subsoil under different extraction methods

DOC 含量受土壤類型和土壤性質(zhì)等因素的顯著影響。禹洪雙等[19]研究了紅壤、黃壤和烏柵土等3 種不同種類的水稻土，發(fā)現(xiàn)3 種土壤的DOC 含量范圍在31.64～49.25 mg/kg，其中烏柵土的DOC 含量最高，黃壤土次之，紅壤水稻土含量最低。盛浩等[20]研究了亞熱帶氣候不同母質(zhì)水稻土DOC 的截面遍布特點(diǎn)，并討論了DOC 與SOC 的關(guān)聯(lián)，結(jié)果顯示，水稻土DOC 含量范圍為13.61～90.34 mg/kg，表層土壤DOC 含量最高；除江河污泥外，其余水稻土剖面的DOC 含量并沒有伴隨土壤層次加深而減少，但入滲層和母質(zhì)層的DOC 含量高過頂層土壤。除土壤類型外，培肥對DOC 含量也有顯著影響，高忠霞等[21]以黃土高原南部地區(qū)的長期肥料定位試驗(yàn)為研究對象，發(fā)現(xiàn)在0～20 cm 土層中，土壤中DOC 含量介于4.65～8.94 mg/kg，平均含量為6.42 mg/kg，撂荒、施肥特別是有機(jī)物料（有機(jī)肥和秸稈）與無機(jī)肥配施，不僅能夠明顯提高土壤中溶解性有機(jī)碳的含量，而且影響其結(jié)構(gòu)特性。曹宏杰[22]研究了東北三省不同施肥處理對土壤有機(jī)碳的影響，發(fā)現(xiàn)在不同外源有機(jī)肥施入下，樣區(qū)內(nèi)DOC 含量沿緯度呈現(xiàn)出南低北高的分布趨勢：海倫地域土壤DOC 含量范圍為325.72～469.16 mg/kg，哈爾濱市地域?yàn)?52.22～268.27 mg/kg，沈陽市地域?yàn)?39.86～281.10 mg/kg。

1.2 可溶性有機(jī)氮的含量及其分布

受土地利用類型、施肥類型、植被覆蓋等影響，土壤中DON 的主要來源和動向比較復(fù)雜[23]。一般來說，施加化肥會降低DON 含量，而施用有機(jī)肥會提 高DON 含 量[24-25]。JIKUAN 等[26]研 究 發(fā) 現(xiàn)，土 地利用類型對土壤DON 含量及在總水溶性氮（TDN）中所占的比例有顯著影響：4 種土地利用類型土壤 總DON 含 量 為5.25～10.88 mg/kg，占TDN 的26.08%～67.11%，由高到低的順序?yàn)樗就?、菜園子土、種植園土和膠原纖維培養(yǎng)土。4 種土地利用類型土壤中DON 含量關(guān)鍵分散在105u 的小粒度中，范圍為4.85～9.48 mg/kg，占總產(chǎn)量的85.89%～92.41%，在其中103u 粒度的DON 含量最大，范圍為2.45～3.92 mg/kg，占總產(chǎn)量的32.34%～46.71%。MURPHY 等[13]在洛桑長期化肥試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，土壤DON 與TDN 比率超出40%，施用有機(jī)肥土壤中的DON 含量比未施肥處理高29%。BERG 等[26]研究還發(fā)現(xiàn)，施用家禽糞和三葉草綠肥在小麥生長期中土壤氮素淋失量比僅施用化肥的土壤高，這種現(xiàn)象可能是由于有機(jī)肥釋放出的氮素和農(nóng)作物消化吸收氮素在時(shí)間上的差異。另外，植被覆蓋物數(shù)量和質(zhì)量也顯著影響土壤中DON 的含量[27-28]。通過采用冷水、熱水、KCl 溶液分別浸提天然林土壤樣品，DON 含量及DON/土壤全氮（TON）大小排序?yàn)闊崴?KCl>冷水（表2）[18]。

表2 不同浸提方式下土壤表層和深層土壤DON 含量及占TON 的比例［18］Tab.2 DON concentration and percentage to TON in top soil and subsoil under different extraction methods

1.3 可溶性有機(jī)碳、有機(jī)氮含量的影響因素

1.3.1 季節(jié) MCDOWELL[29]研究發(fā)現(xiàn)，土壤中DOC 和DON 含量隨季節(jié)改變，二者的濃度最大值出現(xiàn)在夏季或秋季。但在對廬山針葉和闊葉林的研究中，供試土壤水溶液中DOC 和DON 的周期性轉(zhuǎn)變很強(qiáng)，根圈和非根圈土壤水溶液中DOC 和DON 的均值含量由小到大表現(xiàn)為夏季<春季<秋季=冬季，秋冬季的均值含量是夏季的150%～200%[30]。但是，DOSSKEY 等[31]在 探 究沙 土 中 可溶性有機(jī)質(zhì)的運(yùn)動規(guī)律時(shí)，發(fā)現(xiàn)季節(jié)變化和降雨量對DOC 和DON 的濃度并沒有影響。

1.3.2 溫度 關(guān)于溫度對DOC 和DON 的吸附影響，目前的研究尚存在爭議[32]。JARDINE[33]研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)土壤溫度降低時(shí)，DOC 和DON 的吸附量僅略微降低；并得出以下結(jié)論：DOC 和DON 的吸附是一個(gè)熵變?nèi)^程，伴隨一個(gè)占主導(dǎo)的物理吸附體制，吸附的DOC 和DON 有25%是根據(jù)陽離子互換吸附的。但另有研究發(fā)現(xiàn)，隨溫度升高，試驗(yàn)樣品中DOC 的含量呈指數(shù)值增加。隨溫度上升，生物活性增加，土壤中DOC 和DON 含量增加。且表層土壤中DOC 和DON 的轉(zhuǎn)移受溫度影響比較大，溫度的區(qū)域差別及其DOC 和DON 成分的差異直接影響DOC 和DON 轉(zhuǎn)移[34]。

1.3.3 濕度 水分是推動DOC 沿著土壤剖面向下流動的驅(qū)動因素，在濕培養(yǎng)條件下DOC 含量在剖面分布上存在差異；在濕樣品中，伴隨著含水率增加，DOC 和DON 含量也在增加。水培條件可增加疏水性酸含量，溫暖條件可增加吸水性酸含量[34]。自然風(fēng)干后，棕壤和褐土樣品的DOC 和DON 測定值分別比鮮土樣品低60.2%和17.3%[35]。但是BOLAN[36]研究顯示，自然風(fēng)干和烘干處理都能增加DOC 和DON 的濃度值。也有研究表明，降水量和溫度對土壤有機(jī)碳的積累具有正交互作用，土壤有機(jī)碳是降水量、溫度及其他影響因子綜合作用的結(jié)果[22]。1.3.4 pH 值 JARDINE[33]研究認(rèn)為，pH 值為4.5時(shí)，DOC 和DON 的吸附量較大，升高或降低pH 值均會降低DOC 和DON 的吸附量。經(jīng)過稀硝酸處理后，土柱pH 值降低，但DOC 和DON 含量增加，這可能是因?yàn)榻饘俨牧嫌袡C(jī)化學(xué)絡(luò)離子通過質(zhì)子作用釋放出來，造成土壤水溶液中土壤有機(jī)質(zhì)含量增加，進(jìn)而增加了DOC 和DON 的含量。而巖溶區(qū)土壤DOC 和DON 含量與土壤pH 值成反比，受富鈣鎂偏堿的巖溶生態(tài)環(huán)境制約，土壤溶解性有機(jī)碳氮會發(fā)生中和或螯合反應(yīng)而被固定[37]。

1.3.5 耕作和種植制度 耕作和種植制度對土壤DOC 和DON 含量也有顯著影響。GHIDEY[38]研究認(rèn)為，栽種農(nóng)作物的次序可以通過采用處理農(nóng)作物根莖和植物殘余物的方式來控制DOC 和DON的含量；FRANZLUEBBERS 等[39]研究認(rèn)為，在農(nóng)作物輪作中，適度休耕可以影響DOC 的含量；CLAIRE[40]研究發(fā)現(xiàn)，在特定種植條件下，土壤活性有機(jī)碳和氮含量會隨著種植年限的增加而提高。

1.3.6 施肥 一般來說，施用化肥減少了DOC 和DON 含量，而施用有機(jī)肥增加了DOC 和DON 含量[41]。ROCHETTE 等[42]研究發(fā)現(xiàn)，使用有機(jī)肥料后，DOC 和DON 含量僅在短期內(nèi)有一定增加，隨后降低。趙亞南[43]對紫色土的研究表明，單施化肥會降低土壤有機(jī)質(zhì)含量，而不同化肥與有機(jī)肥料配施會提高土壤中的輕組有機(jī)質(zhì)含量，土壤中輕組有機(jī)質(zhì)含量較高的施肥方法是糞肥和化肥進(jìn)行1.0∶1.5 配施。而SIEMENS 等[44]研究認(rèn)為，簡單施用有機(jī)肥料并不能降低或消除養(yǎng)分的流失，有必要深入研究有機(jī)肥中不同養(yǎng)分，尤其是DOC 和DON 的釋放特性與淋溶損失的關(guān)系。

可見，土壤DOC 和DON 含量的多少可以直觀反映土壤中潛在活性養(yǎng)分含量和周轉(zhuǎn)速率，DOC 和DON 含量受到了復(fù)雜的生物和非生物過程的影響，但針對單一因子的影響研究較多，加強(qiáng)多個(gè)因子的交互作用和綜合因子的關(guān)聯(lián)影響，加強(qiáng)綜合評價(jià)如引入結(jié)構(gòu)方程模型（SEM）是未來研究的一個(gè)方向。

2 土壤可溶性有機(jī)碳、有機(jī)氮的遷移轉(zhuǎn)化

土壤DOC 和DON 一部分存在于土壤溶液中，另一部分被土壤膠體所吸附，成分復(fù)雜，由許多單個(gè)化合物組成。土壤DOC 和DON 中周轉(zhuǎn)快速的組分在碳氮循環(huán)中發(fā)揮了巨大作用，有關(guān)DOC 和DON 化學(xué)組成和性質(zhì)方面的遷移轉(zhuǎn)化，越來越引起研究者的關(guān)注。

2.1 可溶性有機(jī)碳的遷移轉(zhuǎn)化

土壤DOC 作為最主要的土壤降解資源，引起人們廣泛關(guān)注。DOC 主要來源于外源輸入和生物活動的貢獻(xiàn)[45-48]。不同來源的DOC 通過生物降解和化學(xué)降解而進(jìn)行遷移和轉(zhuǎn)化?，F(xiàn)階段DOC 的化學(xué)降解大多為光降解研究，光降解大多是水中DOC的科學(xué)研究。對土壤而言，生物降解更為重要。生物降解主要是DOC 的微降解，涉及2 個(gè)持續(xù)或更替的功能：第一，細(xì)菌對DOC 的同化作用；第二，微生物獲取能量和營養(yǎng)元素，進(jìn)一步將DOC 降解為CO2等無機(jī)化合物。BOYER 等[49]、NELSON 等[50]、孫 穎等[51]研究表明，土壤中DOC 被微生物降解的比例為10%～44%，與李廷強(qiáng)等[52]的分析結(jié)果一致。BOYER 等[49]研究發(fā)現(xiàn)，有機(jī)土壤中DOC 的含量和微生物活性均高于一般土壤，但被利用的DOC 含量較低，田地土壤中DOC 的降解水平普遍高于山林土壤。伴隨著土壤微生物活性提升，DOC 生物降解和礦化也會提升，DOC 含量會減少，DOC 構(gòu)成也會產(chǎn)生相應(yīng)的改變[53]。另一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，DOC 還能被直接利用或本身溶解產(chǎn)生營養(yǎng)成分因素來提高土壤肥效。不同來源的DOC 都可明顯提升土壤肥效[54]。通過提升土壤中DOC 的總量和活力，提升土壤營養(yǎng)物質(zhì)的實(shí)效性，從而推動DOC 的微生物降解[55]。到現(xiàn)在為止，大部分分析認(rèn)為，10%～40%的DOC 可被生物降解，但不同研究得到不一樣的結(jié)果，因而對DOC 降解的認(rèn)知尚需進(jìn)一步加強(qiáng)。

土壤中DOM 作為有機(jī)化學(xué)配位，帶有羧基、甲基、羰基、叔丁基等活力基團(tuán)，能與鋁、鎘、鉛、鋅、銅等重金屬元素產(chǎn)生無機(jī)物絡(luò)離子，影響土壤中金屬離子的轉(zhuǎn)移、實(shí)效性和毒副作用。因此，探究土壤可溶性有機(jī)碳與金屬離子的相互作用在農(nóng)學(xué)和環(huán)境科學(xué)中具有重要意義。目前，關(guān)于DOC 與重金屬超標(biāo)吸附關(guān)聯(lián)的分析主要聚集在Cu 和Cd 上。石含之等[56]研究認(rèn)為，DOM 可以顯著增加Cu 的遷移能力。SEBASTIEN 等[57]的分析結(jié)果顯示，DOC含量提升了300%～400%，土壤可溶性Cu 含量提升了400%～500%。周丹丹等[58]研究發(fā)現(xiàn)，DOM能顯著抑制Cd 在土壤中的吸附行為，提升DOM 可顯著降低Cd 吸附量和吸附速度，較大吸附量的最大減少力度可達(dá)94%。

土壤可溶性有機(jī)質(zhì)移動是調(diào)整Al 轉(zhuǎn)移的主要途徑，因?yàn)樗梢耘cAl 結(jié)合。水溶有機(jī)化合物與水溶液鋁的絡(luò)合作用也減少了鋁的毒副作用。羅斯等[59]強(qiáng)調(diào)活性融解鋁（活性鄰苯二酚紫法）與總鋁（高純石墨爐法）息息相關(guān)，2 種形狀的鋁與土壤中DOC 含量成正比，因而DOC 很有可能操縱著酸堿性土壤中鋁的挪動。

2.2 可溶性有機(jī)氮的遷移轉(zhuǎn)化

DON 在土壤有機(jī)質(zhì)酸化和無機(jī)氮固定全過程中具有中間氮庫的功效。外源性土壤有機(jī)質(zhì)進(jìn)到土壤后，在微生物作用下產(chǎn)生氨解，最先產(chǎn)生大分子DON，隨后慢慢溶解成為小分子DON。小分子DON 進(jìn)一步酸化轉(zhuǎn)換為NH4+-N 或NO3--N，然后經(jīng)過植物吸收或土壤淋溶[60]。土壤硝態(tài)氮和土壤DOC 可通過非生物作用轉(zhuǎn)化為DON。

因?yàn)镈ON 在土壤中有著較強(qiáng)的流通性，一個(gè)環(huán)境中減少的DON 很有可能會對周邊環(huán)境造成影響，例如影響周邊水質(zhì)[61]。DON 在土壤中的吸附特點(diǎn)會立即影響到其在土壤中的高效性和熱敏性[62]。CHEN 等[63]強(qiáng)調(diào)，不論是水，0.5 mol/L、1 mol/L 或是2 mol/L K2SO4，獲取的DON 與全氮的比率都高于獲取的DOC 與全碳的比率，這表明DON 比DOC 更易于在土壤中淋溶。SCHERER 等[64]通過對比DON 和DOC 在土壤中的降解性，得出DOC比DON 更容易降解的結(jié)論。

在農(nóng)田系統(tǒng)中，不科學(xué)的澆灌和施氮會加重土壤營養(yǎng)元素淋失[65]。王紅霞等[66]研究了有機(jī)肥料萃取液倒入土柱后淋溶氮的含量和構(gòu)成，發(fā)現(xiàn)化肥氮占總氮淋失量的66%～76%，根本原因是僅有25%～35%的DON 被土壤截流，其他都被淋溶[67]。這可能與土壤對低C∶N 親水性分子的弱吸附有關(guān)[68]。與澆灌相比，噴灌能明顯降低DON 的淋失[69]。澆灌方法和澆灌量也顯著影響土壤截面中可溶性氮的劃分和淋失。冀瑞鋒[70]研究了廢水澆灌田地土壤中氮的轉(zhuǎn)移特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)廢水中的DON可使水份入滲抵達(dá)1.1 m 的土層。QUAN 等[71-72]持續(xù)3 a 觀察了不同有機(jī)肥料施用量下保護(hù)區(qū)菜園土壤截面中的營養(yǎng)物累積狀況，發(fā)現(xiàn)使用有機(jī)肥料明顯提升了保護(hù)區(qū)菜園土壤截面中DON 的累積，0～60 cm 土壤截面中DON 含量與可溶性總氮的均值比率為13%～31%。

綜上可知，土壤理化性質(zhì)、環(huán)境條件和農(nóng)田管理均在很大程度上影響著DOC 和DON 的遷移轉(zhuǎn)化，但其中，土壤理化性質(zhì)作為反映土壤本質(zhì)特性的指標(biāo)，對土壤吸附能力的影響尤為顯著，在以后研究可加強(qiáng)活性Fe、Al 氧化物等無機(jī)膠結(jié)物和礦質(zhì)元素作用的分析。

3 土壤可溶性有機(jī)碳、有機(jī)氮的淋失

溶解性有機(jī)質(zhì)是陸地生態(tài)系統(tǒng)最具活躍性、極具流通性的成分之一。溶解有機(jī)物的淋溶或徑流損失均會對周邊環(huán)境造成不良影響，其中土壤類型、肥料類型和時(shí)節(jié)（季節(jié)）都是影響土壤DOC 和DON 的重要因素。

VAN 等[73]研究表明，不同土壤類型的DOC 濃度不一樣，有機(jī)質(zhì)含量高的土壤DOC 含量較高。LONG 等[74]強(qiáng)調(diào)，使用有機(jī)肥會造成土壤DOC 的周期性提升。趙海曉等[75]研究表明，土壤鹽堿性和土壤種類會影響土壤DOC 流動。BOHARA 等[76]的分析結(jié)果顯示，使用糞肥和外源生物碳會提高沙質(zhì)土中DOC 的淋失量。LI 等[77]強(qiáng)調(diào)，秸稈覆蓋會降低DOC 的徑流損失。SORRENTI 等[78]研究了3 種有機(jī)物料（紅木衍化碳、漚肥以及混合物質(zhì)）對滲濾液中DON 含量的影響，結(jié)果顯示，漚肥明顯提升了可溶性有機(jī)氮和可溶性總氮的含量和累積淋失量，單施碳不影響DON 和可溶性總氮的淋失量。LIU 等[79]研究結(jié)果表明，添加新鮮生物碳可導(dǎo)致DOC 從土壤中釋放量增加，在一定的老化時(shí)間后，這種影響可能會大大減弱。LONG[74]研究表明，有機(jī)肥施用量對土壤DOC 的影響差異不明顯。CHANG 等[80]研究結(jié)果顯示，在冬季，添加中氮和高氮明顯減少了有機(jī)層DOC 的流通。SONG 等[81]研究了我國南方蘇州太湖糧種輪種系統(tǒng)中的土壤DON，結(jié)果顯示，作物輪種系統(tǒng)比自然生態(tài)資源系統(tǒng)有更多的DON 外流，水稻種植期處于高降雨量和高澆灌率，DON 的淋失量（1.1～2.3 kg/hm2）顯著高于小麥生長期（0.01～1.30 kg/hm2）。

陳星等[82]對湖北省潮土中DON 的研究發(fā)現(xiàn)，隨著水稻生長發(fā)育期的推進(jìn)，土壤溶液中DON 的濃度由高向低轉(zhuǎn)變。VINTHER 等[83]在德蘭半島研究發(fā)現(xiàn)，翻壓紫花苜蓿后，砂土壤和粗沙質(zhì)土中DON的淋失量分別為3～4、10～31 kg/hm2，裸地的淋失量高于植物群落遮蓋區(qū)。趙冬等[84]分析了施肥后淹水層DON 變化趨勢，結(jié)果顯示，施肥后第1 天DON 濃度最高，接著 快速降低，7 d 之后DON 含量降至最低，表明施肥一周內(nèi)DON 外流損失增多。SIEMENS 等[45]研究了法國4 種田地土壤中DON的淋失，發(fā)現(xiàn)農(nóng)作物栽植土壤中的DON 含量為2.0 mg/L，占總?cè)芙鈶B(tài)氮流通量的6%～21%，每年經(jīng)DON 淋失的損失量為6～10 kg/hm2；休閑地為1.6 mg/L，占總?cè)芙獾魍康?0%～21%，每年經(jīng)DON 淋失的損失量為4～5 kg/hm2。另有研究發(fā)現(xiàn)，DOC 在土壤剖面中下降速度較DON 快，主要可能與土壤更容易吸附高C∶N 的有機(jī)疏水分子有關(guān)[85]。

此外，土壤的理化性質(zhì)還包含土壤黏粒構(gòu)成、土壤有機(jī)質(zhì)分子結(jié)構(gòu)等，其也是影響DOC 和DON淋失的主要因素，這是今后在微觀視角上應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)研究的內(nèi)容。

4 土壤可溶性有機(jī)碳、有機(jī)氮淋失的防控措施

4.1 降雨灌溉措施

水分是碳氮元素在土體中運(yùn)移的載體，DOC和DON 的損失方式主要包含地表徑流、地底漏水和相關(guān)溫室氣體排放。降水和澆灌對DOC 和DON淋溶損失有直接影響[86]，因南北方氣候差異，北方雨養(yǎng)農(nóng)田的DOC 和DON 的淋溶強(qiáng)度主要與降雨強(qiáng)度呈顯著正相關(guān)[87]。在南方，有效提升灌水水平，肥水投入與農(nóng)作物生理需要同歩，是避免DOC 和DON 外流的合理對策[88]。水稻田操縱澆灌排水管道時(shí)，最先要依據(jù)降水的時(shí)長和抗壓強(qiáng)度來判定排水管道時(shí)長。針對強(qiáng)降雨，應(yīng)盡可能延遲排水日期，提升水稻田深層，降低雨珠導(dǎo)致的振蕩，尤其要留意施肥后的降雨[89]。一些研究也表明，土壤硝態(tài)氮的累積與澆灌量成反比[90]。此外，適度操縱排水管道水渠在雨后的淹水停留時(shí)長，充分運(yùn)用水渠的濕地?cái)r截作用，也有利于降低DOC 和DON 的排出。

4.2 施肥與肥料類型措施

在一定的土壤類型下，肥料的施用會出現(xiàn)顯著的養(yǎng)分相互影響，不但影響土壤層養(yǎng)分的高效性和農(nóng)作物的消化吸收高效率，還會繼續(xù)間接性調(diào)整土壤層和水里微量元素的轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)換[91]。土壤可溶性有機(jī)碳、有機(jī)氮的淋失受土壤類型和氣候條件要素影響也很大，不一樣的肥料種類或肥料配比可以調(diào)整DOC 和DON 的損失[92-93]。容重低、土壤有機(jī)質(zhì)含量高的土壤大孔隙度占比高，土壤溶液中DOC和DON 的流通性高。過多使用肥料也是造成DOC 和DON 徑流量和滲漏流失的主要因素[88]。因此，施肥澆灌量、肥料類型和施肥方法是影響DOC 和DON 外流的主要因素。關(guān)于施肥澆灌量，一般要考慮降水量、海拔、土壤類型、溫度等自然因素，考慮分次施肥、深施肥、穴施肥，盡量避免地表徑流損害。在栽植地區(qū)，要采用合理的施肥方式，同時(shí)兼具農(nóng)牧業(yè)經(jīng)濟(jì)收益和生態(tài)效益。此外，有機(jī)無機(jī)肥料配施等也可以降低DOC 和DON 損失、提高土壤養(yǎng)分和水稻產(chǎn)量，更符合我國生態(tài)農(nóng)業(yè)的發(fā)展要求[94-95]。現(xiàn)階段市面上多見的肥料都屬于速溶性肥料，施用后溶解快，濃度高，但易淋溶，影響農(nóng)作物對養(yǎng)分的吸收。復(fù)合肥料就是指釋放速度慢、釋放時(shí)間長，能達(dá)到農(nóng)作物全部生長期生長發(fā)育所需的肥料，可以實(shí)現(xiàn)養(yǎng)分和農(nóng)作物同歩的實(shí)際效果，進(jìn)而提高肥料利用率，減少其環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)[96]。單一肥料對土壤養(yǎng)分維持效果比較有限，有機(jī)、化學(xué)、無機(jī)肥料混施變成綠色農(nóng)業(yè)中一種新的施肥對策。研究指出，有機(jī)、無機(jī)混施和使用糞肥漚肥可比單施無機(jī)肥料處理提高水稻產(chǎn)量4.3%，有機(jī)、無機(jī)肥料配施可明顯提升水稻生長發(fā)育中后期的養(yǎng)分吸收率[97]。

4.3 土地利用方式與植被類型措施

不同土地利用類型和不同植被類型也是導(dǎo)致DOC 和DON 淋溶差異的重要因素。研究結(jié)果顯示，不同土地利用方式下，土壤DOC 和DON 含量大小為森林>草地>農(nóng)田。麥類和薯類較豆類植物更易于產(chǎn)生養(yǎng)分淋失。賈國梅等[98]研究表明，松柏樹地土壤可溶性氮的淋溶量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于菜園和柑橘地。土壤DOC 和DON 含量隨植被類型、外界環(huán)境、人為干擾等因素的變化而變化，因此關(guān)于土地利用方式與植被類型對DOC 和DON 淋失的防控措施應(yīng)結(jié)合各地實(shí)際因地制宜采取防控。

另外，由于DOC 和DON 在土壤中的移動性較強(qiáng)，故從生態(tài)系統(tǒng)流失的DOC 和DON 可能會對周邊環(huán)境產(chǎn)生影響，造成生態(tài)系統(tǒng)缺氮并對周邊水體質(zhì)量產(chǎn)生影響。DOC 和DON 在不同生態(tài)系統(tǒng)中的淋溶徑流損失研究已成為目前研究生態(tài)系統(tǒng)氮循環(huán)及去向的另一個(gè)重要內(nèi)容。

5 結(jié)語和展望

綜上所述，DOC 和DON 一方面可以被土壤微生物分解，為土壤提供養(yǎng)分；另一方面，它可以遷移轉(zhuǎn)化，在土壤碳氮循環(huán)中起重要作用。但是，由于土壤DOC 和DON 成分的復(fù)雜性以及測定等研究手段的影響，目前對DOC 和DON 在土壤特別是農(nóng)田土壤中的行為及其生態(tài)環(huán)境效應(yīng)規(guī)律的認(rèn)識尚存在諸多疑問。

目前研究表明，DOC 和DON 能夠提高土壤碳庫和氮庫，但并未深入揭示二者改善土壤碳庫和氮庫的機(jī)理機(jī)制。為更深一步探索土壤DOC 和DON 的化學(xué)和生物學(xué)屬性，為農(nóng)業(yè)節(jié)能減排、資源高效利用提供理論基礎(chǔ)與技術(shù)支撐，未來的研究需要從以下方面進(jìn)一步開展工作。

第一，氣候不僅直接參與土壤中物質(zhì)的淋溶過程，而且影響了土壤中有機(jī)質(zhì)的積存與分解，決定養(yǎng)分生物小循環(huán)的速率和規(guī)模。因此，全球氣候變化影響DOC 和DON 在土壤中的趨勢會是下一步研究的重點(diǎn)。

第二，由于可溶性有機(jī)質(zhì)成分復(fù)雜，其淋溶、遷移和降解特性存在差異。因此，有必要采用更為有效的技術(shù)方法，探究更加精確測定土壤DOC 或DON 的方法和途徑，并識別DOC 和DON 中活性和惰性成分，闡明其組分特性及其與吸附、降解特性的關(guān)系。

第三，土壤DOC 和DON 在深層土壤的活動機(jī)制研究仍有欠缺，因此仍需探究DOC 和DON 向深層土壤遷移以及二者之間的轉(zhuǎn)化和淋溶。

第四，土壤DOC 和DON 含量受到了復(fù)雜的生物和非生物過程影響，利用綜合評價(jià)方法如結(jié)構(gòu)方程模型（structural equation model，SEM）可分析因子間的交互效應(yīng)以及潛變量對土壤DOC 和DON的影響和變化路徑。