保存過程對土壤生化指標(biāo)的影響及保存土樣的應(yīng)用*

陳雅涵 謝宗強(qiáng)

（中國科學(xué)院植物研究所植被與環(huán)境變化國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100093）

土壤是地球生物圈的重要組成部分，與有機(jī)生命和無機(jī)環(huán)境均有密切聯(lián)系，是物質(zhì)循環(huán)和能量轉(zhuǎn)化的活躍場所。土壤的生化指標(biāo)定量反映了土壤系統(tǒng)的各項(xiàng)功能，例如營養(yǎng)物質(zhì)與水分的含量、土壤生物與酶的活性、污染物的吸附與轉(zhuǎn)化等，反映了土壤的肥力、物質(zhì)循環(huán)與能量流通的水平、凈化能力等。土壤生化指標(biāo)對生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能、生物地球化學(xué)循環(huán)的理論研究以及農(nóng)業(yè)、林業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐均有重要的意義［1-2］。

針對不同的研究目的和測試指標(biāo)，土壤樣品需要經(jīng)過不同的前處理和一段時(shí)間的保存后進(jìn)行測試［3］。土壤樣品保存的時(shí)間從數(shù)天至上百年不等。樣品需要進(jìn)行短期保存的原因通常是由于采集樣品的野外缺乏實(shí)驗(yàn)條件，或由于土壤具有異質(zhì)性，需要經(jīng)過風(fēng)干、混勻、過篩等處理再進(jìn)行測試，因此樣品需短期保存與處理再進(jìn)行測試，保存時(shí)間通常為數(shù)天至數(shù)月。針對特定的研究需求，土壤樣品也需要經(jīng)過長時(shí)間的保存，長達(dá)數(shù)年甚至上百年，例如：土壤類標(biāo)準(zhǔn)樣品需要進(jìn)行長期穩(wěn)定的保存，保證元素價(jià)態(tài)和形態(tài)分析、持久性有機(jī)污染物等指標(biāo)的穩(wěn)定性［4］；土壤普查樣品需要長期保存，保障數(shù)據(jù)復(fù)查與保存土壤環(huán)境資源信息［5］；生態(tài)學(xué)與環(huán)境科學(xué)長時(shí)間序列的比較研究［6-10］也促進(jìn)了土壤樣品長期保存的需求。

目前世界各地建有多個(gè)大規(guī)模的土壤樣品庫，例如英國洛桑實(shí)驗(yàn)站保存了1843年以來多個(gè)定位實(shí)驗(yàn)的超過30萬份土壤和植物樣品［11］，荷蘭瓦格寧根大學(xué)和研究中心保存了1879年以來多個(gè)研究項(xiàng)目的土壤、作物和肥料，其中土壤樣品約25萬份［12-13］。國內(nèi)也有多個(gè)覆蓋全國各土壤類型的大規(guī)模土壤樣品庫，例如中國科學(xué)院南京土壤研究所土壤標(biāo)本館建立于1953年，收藏有研究用瓶裝標(biāo)本約5萬件［14］；中國環(huán)境監(jiān)測總站的國家臨時(shí)土壤樣品庫建于2010年，保存了全國“七五”土壤普查背景值樣品約1.5萬份，土壤調(diào)查樣品超過5萬份［5］；中國科學(xué)院植物研究所自然生態(tài)系統(tǒng)樣品庫建于2011年，保存了全國典型生態(tài)系統(tǒng)土壤與植物樣品超過10萬份，其中土壤樣品約5萬份［15］。

樣品庫中土壤樣品的生化指標(biāo)反映了樣品采集時(shí)期的生態(tài)與環(huán)境信息，具有極為重要的科學(xué)研究價(jià)值，但樣品保存過程中生化指標(biāo)是否發(fā)生變化是保存樣品應(yīng)用中應(yīng)關(guān)注的重點(diǎn)問題［16］。目前對保存樣品的應(yīng)用存在爭議，有研究認(rèn)為土壤保存對土壤生化指標(biāo)有影響，不適用于長時(shí)間序列的比較研究［17-18］，也有研究認(rèn)為盡管土壤保存后生化指標(biāo)會(huì)發(fā)生顯著變化，但不同環(huán)境因素下采集的土壤之間仍存在差異，保存土壤仍可應(yīng)用于研究環(huán)境因素對土壤功能的影響［12，19］。

由于各組織建設(shè)土壤樣品庫的目的不同，保存方法和保存時(shí)間也有所差別，必須了解樣品在不同保存過程中生化指標(biāo)發(fā)生的變化，以指導(dǎo)土壤保存樣品在科學(xué)研究中的應(yīng)用。土壤樣品有多種保存方法，包括保存溫度、土壤狀態(tài)等方面。常見的樣品保存溫度包括-85℃冷凍、-20℃冷凍、4℃冷藏以及20～25℃常溫保存。土壤狀態(tài)包括樣品是否風(fēng)干、樣品過篩粒徑等。本文總結(jié)了各類土壤生化指標(biāo)在不同保存方法、保存時(shí)間下的變化，并據(jù)此提出土壤保存樣品適用的研究范圍以及應(yīng)用保存樣品需要注意的問題。

1 土壤生化指標(biāo)保存后的變化

1.1 土壤碳、氮、磷元素

土壤碳、氮、磷元素與土壤肥力密切相關(guān)，是碳、氮、磷循環(huán)的重要組成部分。碳、氮、磷的全量元素含量在風(fēng)干土壤長期保存過程中保持穩(wěn)定。例如風(fēng)干土壤的全碳、全氮含量在保存4年、16年、32年后無顯著變化［16，20-21］，風(fēng)干土壤的全氮含量在保存37年后無顯著變化［22］，風(fēng)干土壤的全磷含量在保存41年后無顯著變化［17］（表1）。

土壤有機(jī)碳含量也比較穩(wěn)定。研究表明保存2年以上的風(fēng)干土壤，無論常溫避光、4 ℃冷藏或－20 ℃冷凍保存，土壤有機(jī)質(zhì)均無顯著變化［23-24］。土壤有機(jī)碳根據(jù)在酸、堿溶液中溶解度的差異，分為富里酸、胡敏酸等組分，富里酸和胡敏酸的化學(xué)穩(wěn)定性高，分解速率非常緩慢，較老的胡敏酸的平均停留時(shí)間可達(dá)780～3 000年，富里酸的平均停留時(shí)間為200～630年［1］；核磁共振碳譜（13C-NMR）的研究結(jié)果顯示，風(fēng)干保存103年的土壤，富里酸和胡敏酸的分布與新鮮采集并風(fēng)干的土壤無顯著差異［25］。

土壤氮的兩個(gè)重要組分銨態(tài)氮與硝態(tài)氮保存后變化較大，一般采用新鮮土壤測試。鮮土若需要保存一段時(shí)間后再測試，冷凍較冷藏保存的測試結(jié)果穩(wěn)定，且保存時(shí)間不宜超過45天［26-29］。

與土壤碳、氮的轉(zhuǎn)化相關(guān)的土壤呼吸作用、硝化作用、反硝化作用等土壤代謝過程也宜用新鮮土壤測試。即使是短期（＜8個(gè)月）冷藏或冷凍保存的土樣，其土壤呼吸作用、硝化作用、反硝化作用以及反映代謝活性的三磷酸腺苷(ATP)含量均有顯著變化且無一定規(guī)律［30-34］。

1.2 土壤金屬元素與pH

土壤金屬元素離子以可溶態(tài)、交換態(tài)、結(jié)合態(tài)等多種形態(tài)存在，其賦存狀態(tài)和化學(xué)轉(zhuǎn)化過程與土壤發(fā)生過程、微生物活性、植物根際化學(xué)等均有關(guān)，與土壤pH也密切相關(guān)。

多項(xiàng)研究均發(fā)現(xiàn)風(fēng)干土壤長期（16年、20年、37年、41年、69年）保存后pH有顯著下降，但不同類型的土壤pH下降程度不一致。有研究認(rèn)為酸性土壤、有機(jī)質(zhì)豐富的土壤pH下降更顯著［16-17,20］，也有研究認(rèn)為堿性土壤pH下降更顯著［35］（表1）。

土壤可交換金屬離子在保存過程中的變化沒有一定規(guī)律，故不適宜使用保存土樣測定金屬離子濃度。Blake等［20］研究發(fā)現(xiàn)風(fēng)干土壤保存16年后鈣、鎂、鈉離子濃度無顯著變化，錳離子濃度則是保存前的兩倍。Berndt［36］發(fā)現(xiàn)風(fēng)干處理和保存過程均使錳離子濃度顯著增加。隨著保存時(shí)間的延長，風(fēng)干土壤保存32年后，鈣、鎂離子仍無顯著變化，鈉、鉀離子顯著變化，錳離子濃度仍是保存前的兩倍［16］。土壤金屬離子的不同價(jià)態(tài)、不同形態(tài)之間也會(huì)發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，即使是短期（＜28天）保存過程中金屬離子的價(jià)態(tài)、形態(tài)變化也無一定規(guī)律［37］。

金屬元素總量則相對穩(wěn)定。保存30個(gè)月（常溫或-20℃）的風(fēng)干土壤汞、鋅、銅含量與初值無顯著差異［24］，烘干、滅菌、密封保存12個(gè)月的土壤標(biāo)準(zhǔn)樣品砷、鋁、鋇、銅、鈷、鐵、錳、鎳、鉛、鈦、釩等21種重金屬含量均保持穩(wěn)定［38］。

1.3 土壤酶

土壤中的酶來自土壤微生物、土壤動(dòng)物、植物根系與植物殘?bào)w等，包括水解酶、裂解酶、氧化還原酶、轉(zhuǎn)移酶等多種類型［1］。

不同種類的酶經(jīng)過土壤保存過程后，酶活性通常有所下降。有研究認(rèn)為土壤樣品風(fēng)干導(dǎo)致多數(shù)酶活性顯著下降［32，39］，隨著風(fēng)干土壤保存時(shí)間的延長，酶活性繼續(xù)降低［40-41］（表1）。

但也有研究認(rèn)為酶活性在風(fēng)干保存過程中損失較小，即使酶活性有所下降，不同類型土壤酶活性的差異仍得以保留，可應(yīng)用于對比研究。趙穎等［42］認(rèn)為風(fēng)干土壤的脲酶、蔗糖酶、多酚氧化酶活性與新鮮土壤無顯著差異，即使長期保存，酶活性損失通常較小；Dadenko等［40］的研究表明，風(fēng)干土壤和新鮮土壤在不同的保存條件下，經(jīng)過7年的保存，過氧化氫酶、蔗糖酶、脫氫酶活性均降到較低水平，但酶活性的降低主要發(fā)生在保存初期，3個(gè)月后趨于穩(wěn)定，且下降程度與保存條件無關(guān)，不同類型土壤酶活性的差異得以保留，保存土壤仍可應(yīng)用于大范圍的對比研究。

1.4 土壤微生物

土壤微生物是土壤中活躍的生物組分，其數(shù)量巨大、種類繁多，對土壤微生物的研究包括從整體角度考慮的土壤微生物量，從生物活性角度考慮的微生物代謝活性，以及從系統(tǒng)發(fā)生角度考慮的微生物群落結(jié)構(gòu)等。有研究擬合了土壤微生物呼吸速率與樣品保存時(shí)間（14年至103年）的線性關(guān)系，推導(dǎo)出土壤樣品風(fēng)干保存240年后土壤微生物仍具有活性［25］，但長期保存的風(fēng)干土壤能否用于微生物的定量研究目前仍存在不同結(jié)論。

首先干燥處理過程對土壤微生物的影響有不同結(jié)論。有研究表明樣品干燥后重新加水培養(yǎng)微生物量與微生物群落結(jié)構(gòu)均會(huì)發(fā)生顯著改變［18，43］，也有研究表明微生物量顯著變化而微生物群落結(jié)構(gòu)無變化［44］，或總磷脂脂肪酸（PLFA，土壤微生物量的指標(biāo)）無顯著變化而微生物群落結(jié)構(gòu)改變［33，45］（表1）。

土壤保存過程對微生物的影響也存在不同結(jié)論。有研究認(rèn)為與新鮮土壤比較，保存4個(gè)月的風(fēng)干土壤和低溫凍存土壤微生物代謝能力降低、多樣性降低、群落結(jié)構(gòu)改變［46］?；诜肿蛹夹g(shù)提取土壤RNA/DNA分析微生物群落結(jié)構(gòu)則發(fā)現(xiàn)在不同溫度下保存14天以內(nèi)的土壤微生物群落結(jié)構(gòu)無顯著改變［47-48］，保存50年以上的風(fēng)干土壤與新鮮土壤比較即使微生物量和微生物群落結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生變化，分子生物學(xué)方法也可以提取足夠的信息，進(jìn)行長時(shí)間序列的土壤微生物研究［12,19,49-50］。

盡管風(fēng)干保存過程對土壤微生物的影響存在不同研究結(jié)論，采用合適的土壤類型和分析方法，保存土樣仍可應(yīng)用于土壤微生物的研究。首先土壤微生物對干燥具有適應(yīng)性，尤其是干旱地區(qū)的土壤，微生物受干燥處理影響較小。因?yàn)樽匀粭l件下土壤都會(huì)經(jīng)歷長時(shí)間的干燥或反復(fù)的干燥、濕潤過程，土壤微生物活動(dòng)在土壤干燥時(shí)中斷，重新濕潤時(shí)可迅速恢復(fù)［25］。研究表明干旱土壤中的微生物活性和微生物群落結(jié)構(gòu)對土壤干燥處理更不敏感［51-52］。其次由于土壤中核酸物質(zhì)的穩(wěn)定性，采用分子生物學(xué)技術(shù)可充分提取土壤微生物群落結(jié)構(gòu)信息。研究表明土壤在4℃、濕潤和黑暗條件下儲(chǔ)存4年，DNA仍有轉(zhuǎn)化活性［53］；自然條件下固定在土壤黏粒表面的DNA可抗核酸酶的降解而在環(huán)境中持久存在［1］。土壤中核酸分子的穩(wěn)定性使利用分子技術(shù)分析保存土樣中的微生物信息成為可能。

1.5 土壤有機(jī)污染物

土壤中的有機(jī)污染物來自工業(yè)廢水排放、大氣沉降、農(nóng)藥肥料施用、生活污水排放與生化垃圾堆放等多種途徑，部分有機(jī)污染物可通過生物吸收、降解等凈化，部分則被土壤顆粒吸附而不斷累積，在環(huán)境中滯留時(shí)間長，極難降解，這部分污染物稱為持久性有機(jī)污染物 (Persistent organic pollutants,POPs)?！蛾P(guān)于持久性有機(jī)污染物的斯德哥爾摩公約》（簡稱《POPs公約》）列出了26種持久性有機(jī)污染物［54］，隨著化工技術(shù)與分析鑒定技術(shù)的發(fā)展，許多新型有機(jī)污染物不斷從各種環(huán)境介質(zhì)中被發(fā)現(xiàn)，POPs的種類還在不斷增加中［55］。

POPs在土壤中的穩(wěn)定性已得到實(shí)驗(yàn)證實(shí)。滅菌密封保存的干燥土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)在12個(gè)月有效期內(nèi)有機(jī)氯農(nóng)藥含量穩(wěn)定［56］；-85℃冷凍保存的土壤樣品有機(jī)氯農(nóng)藥和有機(jī)磷農(nóng)藥含量保存5年以上無顯著改變［57］；英國洛桑實(shí)驗(yàn)站1881年采集的風(fēng)干土壤樣品密封保存至1996年分析，檢出了多氯代二苯并二噁英(PCDDs)/ 多氯代二苯并呋喃(PCDFs)的含量，且排除了空氣污染、容器污染的可能［58］（表1）。

目前對土壤污染物的研究多關(guān)注于城郊、工礦、農(nóng)田等人類活動(dòng)密集的地區(qū)，但由于污染物可通過大氣、水遠(yuǎn)距離乃至全球性傳播（“蚱蜢跳”效應(yīng)）［59-60］，遠(yuǎn)離人類活動(dòng)的自然生態(tài)系統(tǒng)土壤也受到POPs污染。保存的自然生態(tài)系統(tǒng)土壤保留了樣品采集時(shí)環(huán)境污染物的信息，是POPs遷移、擴(kuò)散、蓄積的重要研究對象。

表1 土壤生化指標(biāo)在保存過程中的變化Table 1 Changes in soil biochemical properties during storage

續(xù)表

續(xù)表

2 土壤樣品保存方法

土壤樣品根據(jù)預(yù)計(jì)保存時(shí)間、分析測試目的的不同，應(yīng)適用不同的保存方法。保存方法包括樣品的處理狀態(tài)，如過篩粒徑、是否風(fēng)干、是否研磨等，以及保存條件，如樣品容器的選擇、環(huán)境溫度、濕度等。

樣品的處理狀態(tài)與土壤生化指標(biāo)的穩(wěn)定性有密切聯(lián)系。其中土壤過篩的粒徑會(huì)對土壤微生物活性有影響。小粒徑樣品中微生物活動(dòng)更活躍［31］，從而影響保存效果；而大粒徑樣品影響取樣的均勻性。按照土壤的定義以及土壤樣品生化分析的需求［3］，通常土壤樣品庫以保存過2 mm篩的土壤樣品為主。土壤樣品風(fēng)干后保存或濕潤狀態(tài)下保存，土壤速效成分、微生物代謝活性均會(huì)發(fā)生改變，因此這些指標(biāo)應(yīng)使用新鮮土壤測定，或新鮮土壤低溫狀態(tài)保存后盡快測定［43，69-70］。長期存檔的樣品適宜風(fēng)干后保存，以減少土壤中微生物活動(dòng)，延緩?fù)寥乐谢瘜W(xué)物質(zhì)分解速率［18，64］，保存盡可能多的土壤生化指標(biāo)。

樣品保存條件中環(huán)境溫度的選擇尤為重要，應(yīng)根據(jù)保存時(shí)間和分析目的的不同選擇合適的保存溫度。短期（＜8個(gè)月）保存的土壤樣品，各類生化指標(biāo)在不同保存溫度下的保存效果并不一致，因此短期保存且有明確測試目的的樣品應(yīng)根據(jù)測試指標(biāo)選擇保存溫度。例如測定銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、可交換離子的樣品，冷凍保存效果優(yōu)于冷藏、常溫保存［26-28，36］；測定微生物生物量碳、呼吸的樣品，冷藏保存效果則優(yōu)于冷凍保存［31］；測定三價(jià)鐵還原性的土壤，22℃常溫保存效果則優(yōu)于冷藏保存［71］；測定酶活性的樣品，針對不同的酶、不同類型的土壤，均有不同的最適保存溫度使酶活性變化最?。?0］。隨著保存時(shí)間的延長，長期保存的樣品在不同保存溫度下生化指標(biāo)的變化趨于一致，保存溫度對保存效應(yīng)的影響不明顯［21，40，64］?？紤]到樣品長期保存的成本與管理因素，長期存檔的樣品適合常溫保存。

3 保存土樣的應(yīng)用

3.1 保存土樣的應(yīng)用范圍

保存土樣生化指標(biāo)在保存過程中的變化如表1所示，保存土樣中碳、氮、磷及金屬元素的全量元素含量保持穩(wěn)定，土壤微生物可應(yīng)用分子技術(shù)提取DNA/RNA序列分析微生物群落結(jié)構(gòu)，土壤POPs難以降解可在土壤樣品中長期存在，因此長期保存的土壤樣品可適用于這幾方面的研究。土壤酶活性盡管在保存過程中會(huì)下降，但Dadenko等［40］的研究表明，酶活性下降僅發(fā)生在保存初期，其后保持穩(wěn)定，不同種類酶的活性差異得以保留，保存土樣仍可應(yīng)用于大范圍的對比研究。

土壤速效成分以及呼吸、硝化等代謝過程相關(guān)指標(biāo)在短期保存過程中有顯著變化且無一定規(guī)律，建議若條件允許使用新鮮土壤測試。土壤pH在多數(shù)保存土樣中均下降，不同種類的土壤下降程度不一致，因此土壤pH的長時(shí)間序列的比較研究應(yīng)選用同一類型的土壤。

除應(yīng)用保存土樣進(jìn)行各類生化指標(biāo)的定量分析外，保存土樣也可用于定性分析。隨著化學(xué)分析技術(shù)手段的發(fā)展，保存土樣中各類化學(xué)物質(zhì)、微生物群落留存的歷史環(huán)境信息將得到進(jìn)一步的揭示。

3.2 保存土樣的應(yīng)用實(shí)例

英國洛桑實(shí)驗(yàn)站，擁有最早且規(guī)模最大的土壤樣品庫，其保存土樣應(yīng)用于多項(xiàng)長時(shí)間序列的研究。例如1949/1950年采集的保存土樣與同一地點(diǎn)重新采集土樣的pH、可交換陽離子、有機(jī)碳含量、氮含量進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)了采樣地區(qū)土壤化學(xué)性質(zhì)的長期變化，且土壤酸化主要與地上植被類型有關(guān)，土壤碳庫與氮庫的增加主要與O層的厚度增加有關(guān)［22，72-74］。Blake和Goulding［75］分析了自1876年開始多次采集存檔的保存土樣，揭示了土壤重金屬累積的過程和主要影響因素。Blake等［76］分析了自1843年開始6個(gè)長期實(shí)驗(yàn)樣地的保存土樣，揭示了長期的磷添加（通過施肥）或磷減少（通過移除地上農(nóng)作物）對土壤磷元素不同組分的影響。

荷蘭瓦格寧根大學(xué)和研究中心的土壤樣品庫（TAGA）也擁有保存上百年的土壤樣品。Knapp等［77］提取TAGA保存土樣中的微生物DNA/RNA并分析抗生素抗性基因的豐度，發(fā)現(xiàn)自20世紀(jì)40年代開始，隨著醫(yī)學(xué)與農(nóng)業(yè)領(lǐng)域抗生素的大規(guī)模生產(chǎn)和使用，土壤中抗生素抗性基因豐度大幅度增加，部分抗生素抗性基因豐度增加超過15倍。

保存土樣也用于研究環(huán)境中污染物的來源分布與變化趨勢。例如短鏈氯化石蠟(SCCPs)于2017年增列入《POPs公約》附件A中，中鏈氯化石蠟(MCCPs)迄今受到的關(guān)注較少，此前由于技術(shù)分析手段的限制，沒有早期的歷史數(shù)據(jù)可供比較。Bogdal等［78］利用保存的瑞士土壤，分析1989—2014年間土壤中SCCPs、MCCPs的變化趨勢，發(fā)現(xiàn)SCCPs濃度自1994年開始下降，反映了歐洲控制SCCPs生產(chǎn)使用以來的正面效應(yīng)，但MCCPs濃度仍在持續(xù)增加中，需要引起更多的重視。Covaci等［79］對大氣-水-土壤系統(tǒng)的保存樣品進(jìn)行α-HCH（六六六）的對映體分析，研究闡述了α-HCH的來源分布。由于手性農(nóng)藥的對映異構(gòu)體往往具有不同的生物活性、毒性、環(huán)境行為及殘留風(fēng)險(xiǎn)性，對映體分析提供了污染物來源、擴(kuò)散途徑、分布等更進(jìn)一步的信息。

3.3 保存土樣應(yīng)用的注意事項(xiàng)

保存土樣應(yīng)用時(shí)應(yīng)注意以下幾方面的問題：避免樣品污染，選用合適的分析方法以及考慮不同類型土壤的保存效應(yīng)。

首先應(yīng)注意避免樣品受到污染。樣品污染有以下幾種可能途徑：（1）樣品保存時(shí)未完全密封，受到外界空氣或灰塵污染；（2）儲(chǔ)存容器的材料化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定或含有雜質(zhì)，污染樣品；（3）樣品取出分析時(shí)暴露在空氣中受到污染［58，80］。為避免樣品污染應(yīng)使用合適的儲(chǔ)存容器并保證完全密封，使用磨口玻璃瓶并用石蠟封口是合適的保存方式；樣品取出時(shí)應(yīng)在無塵無菌環(huán)境中操作；取出樣品盡快完成分析測試以減少樣品暴露在當(dāng)前環(huán)境中的時(shí)間。

選用合適的分析方法是獲得穩(wěn)定可靠的土壤生化指標(biāo)的保證。應(yīng)用保存土樣進(jìn)行比較分析的重要優(yōu)勢是保證分析測試方法的一致性。由于分析技術(shù)手段的限制，有些土壤生化指標(biāo)的歷史數(shù)據(jù)可能采用和現(xiàn)代不一樣的技術(shù)方法得到，因而不能直接和現(xiàn)階段的分析數(shù)據(jù)相比較［20，22］。針對保存過程中保持穩(wěn)定的生化指標(biāo)，將保存土樣與新鮮采集土樣采用同樣的方法測試，可以有效避免分析技術(shù)、儀器設(shè)備前后不一致的問題，減少系統(tǒng)誤差。但應(yīng)注意的是，即使是樣品保存過程中保持穩(wěn)定的生化指標(biāo)，如果采用的分析方法不恰當(dāng)，也無法得到穩(wěn)定的測試結(jié)果，保存后的測試數(shù)據(jù)無法反映保存前的土壤狀態(tài)。例如土壤中的有機(jī)污染物，在保存過程中難以降解，性質(zhì)穩(wěn)定，但隨著時(shí)間的推移，會(huì)與土壤腐殖質(zhì)緊密結(jié)合形成結(jié)合態(tài)殘留，解析率與可提取態(tài)殘留物明顯減少，若采用傳統(tǒng)的溶液浸提方式無法充分提取土壤中的污染物［1，81］。又例如土壤微生物碳有多種檢測方法，如熏蒸培養(yǎng)、基質(zhì)誘導(dǎo)呼吸、ATP分析、PLFA分析等，采用不同的方法可能對土壤微生物碳做出不同的估計(jì)，保存土樣中微生物經(jīng)過休眠，即使重新培養(yǎng)也難以恢復(fù)保存前的代謝活性，ATP分析等基于微生物代謝過程的方法結(jié)果不穩(wěn)定，PLFA分析則是較為穩(wěn)定的分析方法［18，25，30，33，65，68，70］。

此外應(yīng)考慮不同類型土壤的保存效應(yīng)，針對某一指標(biāo)的比較研究，應(yīng)選用其他指標(biāo)一致的同類型的土壤樣品。由于土壤形成因素與形成過程的不同，采自不同地點(diǎn)或同一地點(diǎn)采集的不同深度的土壤具有不同的組成、結(jié)構(gòu)與生化性質(zhì)。不同類型的土壤在同樣的保存過程中，生化指標(biāo)可能發(fā)生不同程度的變化。例如土壤中腐殖質(zhì)和黏粒含量影響污染物的降解速率和存在狀態(tài)［1，81］；土壤pH和礦物組成影響土壤有機(jī)質(zhì)的穩(wěn)定性、重金屬的賦存狀態(tài)、土壤對重金屬的吸附能力等［1，82-83］；土壤有機(jī)碳含量影響土壤微生物在保存土壤中的存活率［25］。

4 展 望

除本文總結(jié)的幾大類常見生化指標(biāo)外，利用現(xiàn)有的技術(shù)手段，土壤樣品還可以進(jìn)行多方面的分析。例如土壤礦物質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)與化學(xué)成分、腐殖酸的化學(xué)結(jié)構(gòu)與吸附解析特性、各類生物大分子如木質(zhì)素、纖維素、蛋白質(zhì)的含量等，均為土壤的發(fā)生、形成過程、功能提供更多研究信息。土壤樣品庫在做好樣品保存的同時(shí)，應(yīng)充分利用已有分析技術(shù)，跟蹤檢測各類生化指標(biāo)的變化，為保存土樣的應(yīng)用提供更多依據(jù)。

隨著未來技術(shù)的發(fā)展，土壤科學(xué)也面臨快速的發(fā)展，新技術(shù)將促進(jìn)土壤觀測與認(rèn)識(shí)的飛躍，保存土樣將發(fā)掘出更多的利用價(jià)值。例如近紅外光譜分析技術(shù)可以對樣品進(jìn)行無損分析，最大限度地利用保存土樣測定各類化學(xué)組分［84］；宏蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)可應(yīng)用于考察土壤微生物的生態(tài)功能［85］；同位素分析技術(shù)、膠體化學(xué)方法、NMR電子顯微鏡、X射線衍射、質(zhì)譜等技術(shù)，與計(jì)算化學(xué)模擬相結(jié)合，為土壤微觀結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成與轉(zhuǎn)化的研究提供了更多可能［86］。