海南东寨港流域土壤-溪流连续体溶解态黑碳分子特征及其界面转化机制

研究不同土地利用背景下土壤-溪流连续体溶解态黑碳(DBC)分子特征及其界面转化规律对调控溪流温室气体排放具有重要的指导意义.以海南东寨港3个典型热带流域为研究区,对流域内3种土地利用类型(农田、林地、湿地)的土壤、溪流进行监测,通过超滤技术、苯多羧酸法与傅里叶变换离子回旋共振质谱技术(FT-ICR-MS)对DBC粒径分布、结构组成进行表征,进一步揭示不同土地利用背景下土壤-溪流界面中DBC转化机制.结果表明,从土壤到溪流环境DBC质量浓度逐渐变小;土壤DBC平均质量浓度、DBC/DOC比值大小顺序为湿地>农田>林地,而在溪流中湿地最低,分别为0.14 mg?L?1、6.61％;林地、农田、湿地的土壤DBC分别主要分布在>10 kDa、<10 kDa、<1 kDa的粒径中,质量浓度范围为1.21—4.01 mg?L?1,所有溪流DBC在不同粒径中的分布更为均匀;所有土壤与溪流的DBC稠环结构以B4CAs和B5CAs为主,其中农田溪流B4CAs占比超过60％;DBC中CHO化合物的占比最高为73.56％,土壤DBC的CHOS/CHONS化合物在湿地中占比最高为21.84％,但在溪流DBC中湿地占比最低为6.73％;不同地类土壤-溪流界面中DBC含量平均损失率大小顺序为农田>林地>湿地,而林地、农田、湿地水土界面中具有最大损失率的DBC组分分别为>0.2μm、1—10 kDa、<1 kDa,而农田溪流中B3CAs、B4CAs和B5CAs平均损失率显著高于地类溪流.土壤-溪流界面的DBC转化主要受分子特征的影响,其次为界面环境理化性质与微生物组成,流域内不同土地利用方式通过改变土壤-溪流界面输入性DBC结构组成与界面环境因子共同影响DBC的界面转化过程.