天津海浸區(qū)與非海浸區(qū)農(nóng)田土壤有機(jī)質(zhì)組成的空間差異

冷雪云，薛冬梅，王義東，王中良

（1.天津師范大學(xué)天津市水資源與水環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300387；2.天津師范大學(xué)地理與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，天津 300387；3.天津城建大學(xué)環(huán)境與市政工程學(xué)院，天津 300384）

土壤有機(jī)質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、異質(zhì)性強(qiáng)，具有調(diào)控土壤結(jié)構(gòu)發(fā)育和地球生物化學(xué)過程的重要作用[1].天津地區(qū)歷經(jīng)數(shù)次海侵海退，形成如今的輪廓和地形地勢(shì)分布[2].天津中部部分地區(qū)和南部地區(qū)曾處于海平面以下，土壤深受海水影響.探究天津農(nóng)田土壤有機(jī)質(zhì)含量的現(xiàn)狀及其空間分布特征，對(duì)該地區(qū)的土壤有機(jī)質(zhì)管理和土壤培肥等具有重要意義.

近年來，相關(guān)學(xué)者在有機(jī)質(zhì)空間分布和含量以及土壤肥力等方面對(duì)濱海土壤開展了較為細(xì)致的研究.例如張世昌[3]研究發(fā)現(xiàn)，福建省耕地土壤的有機(jī)質(zhì)含量自沿海向山區(qū)呈逐漸增加的空間分布規(guī)律；呂真真等[4]對(duì)環(huán)渤海土壤的研究表明，表層土壤各養(yǎng)分指標(biāo)高于底層的數(shù)值；沈永明等[5]研究發(fā)現(xiàn)，江蘇沿海地區(qū)互花米草土壤有機(jī)質(zhì)含量在垂直方向上的變化梯度明顯大于水平方向上的變化梯度.

研究人員多利用熱裂解-氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（Py-GC/MS）對(duì)有機(jī)質(zhì)化學(xué)分子組成進(jìn)行定性定量分析，目前基于該項(xiàng)技術(shù)對(duì)有機(jī)質(zhì)化學(xué)分子的研究主要集中于4個(gè)方面：①有機(jī)質(zhì)分子組成及其來源；②對(duì)氣候變化、土地利用方式和土壤管理方式的響應(yīng)；③特殊成分；④對(duì)土壤過程和功能影響[6].Pascaud 等[7]利用土壤有機(jī)質(zhì)分子指紋對(duì)土壤成土過程進(jìn)行探究，發(fā)現(xiàn)有機(jī)質(zhì)可以作為潛在的歷史指標(biāo)，提供土壤有機(jī)質(zhì)動(dòng)態(tài)和土壤生物活性相關(guān)的信息.

本研究利用熱裂解-氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)等方法，探究天津海浸區(qū)和非海浸區(qū)農(nóng)田土壤理化性質(zhì)以及有機(jī)質(zhì)組分和來源的空間差異，為土壤有機(jī)質(zhì)的產(chǎn)生、分解、累積和周轉(zhuǎn)等研究提供參考.

1 研究區(qū)概況與方法

1.1 研究區(qū)概況

天津市地勢(shì)西北高、東南低，地形由北部山地丘陵向南部平原洼地轉(zhuǎn)變，土壤質(zhì)地由西北向東南逐漸變細(xì).本研究采樣點(diǎn)均位于農(nóng)田土壤區(qū)域，土壤類型主要有褐土（薊州區(qū)）、潮土（寶坻區(qū)、武清區(qū)、寧河區(qū)、靜海區(qū)）和鹽土（濱海新區(qū)）[8].非海浸區(qū)采樣地主要以果樹種植為主，包括山楂、蘋果、梨以及核桃等；海浸區(qū)采樣地主要以蔬菜種植為主或未進(jìn)行種植.采樣點(diǎn)位置如圖1 所示.

圖1 土壤采樣點(diǎn)分布Fig.1 Distribution of soil sampling points

1.2 研究方法

1.2.1 樣品采集

在圖1 中的7個(gè)采樣點(diǎn)處進(jìn)行取樣，每個(gè)樣地取樣的最大深度為3 m，采樣土層設(shè)置為[0，0.2）、[0.2，0.4）、[0.4，0.6）、[0.6，0.8）、[0.8，1.0）、[1.0，1.3）、[1.3，1.6）、[1.6，2.0）、[2.0，2.5）和[2.5，3.0]m 共10 層.使用土鉆（荷蘭Eijkelkamp 公司）采集土壤樣品，每個(gè)樣地的每層土壤作為1個(gè)樣品，共計(jì)70個(gè)土壤樣品.將采集的土壤樣品迅速裝入自封袋帶回實(shí)驗(yàn)室，并置于室內(nèi)陰涼處自然風(fēng)干，剔除土壤中的草根、落葉、礫石等雜物，充分混勻，密封保存.

1.2.2 測(cè)定方法

將每個(gè)土壤樣品分為2 部分：一部分采用四分法研磨土樣并過篩，用于測(cè)定土壤有機(jī)碳（SOC）、總氮（TN）以及有機(jī)質(zhì)化學(xué)組分；另一部分不研磨，用于測(cè)定土壤主要理化性質(zhì).

使用元素分析儀（PerkinElmer 2400 Ⅱ，美國(guó)珀金埃爾默有限公司）測(cè)定土樣的SOC 和TN 含量. 測(cè)定SOC 含量前先去除土樣中的無(wú)機(jī)碳（soil inorganic carbon，SIC）：稱取5 g 土壤樣品置于50 mL 離心管中，向離心管中加入40 mL 稀鹽酸（1 mol/L），用玻璃棒攪拌，使土壤樣品與稀鹽酸充分混勻，靜置3 h 以充分去除SIC.將土壤混合液進(jìn)行離心（3 000 r/min，5 min），倒掉上清液，在離心管中加入40 mL 超純水，攪拌均勻，再次離心，如此反復(fù)清洗3～4 次，去除土壤樣品中的過量稀鹽酸.將樣品溶液清洗至中性（用pH 試紙檢驗(yàn)），過濾掉上層液體，烘干土壤，將處理后的土壤樣品冷凍干燥.研磨清洗后的土壤，過孔徑為100 目的土壤篩，留存?zhèn)溆?

基于熱裂解-氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)，使用PY-2020iD 型雙擊式裂解器（日本前沿實(shí)驗(yàn)室）與氣相色譜-質(zhì)譜（GC/MS）聯(lián)用儀（QP2010，日本島津公司）對(duì)樣品進(jìn)行化學(xué)成分測(cè)定.GC 儀器配備一個(gè)UltraAlloy-5 柱，長(zhǎng)度為30 m，直徑為0.25 mm. MS 質(zhì)荷比（m/z）掃描范圍為29～500.將裝有5 mg 土壤樣品（過0.15 mm 網(wǎng)格）的白船放入石英熱解裂解管中，將產(chǎn)物轉(zhuǎn)移到GC儀器中，以氦氣為載氣，進(jìn)樣溫度為300 ℃，GC 儀器初始溫度為40 ℃，保持3 min，以10 ℃/min 的速率升溫到260 ℃，再以15 ℃/min 的速率升溫至最終溫度300 ℃.參考美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所（NIST）化合物數(shù)據(jù)庫(kù)（2011 版），根據(jù)主導(dǎo)離子質(zhì)量（m/z）對(duì)熱解產(chǎn)物進(jìn)行分析鑒定.

1.2.3 數(shù)據(jù)處理

測(cè)定相關(guān)數(shù)據(jù)時(shí)，每個(gè)數(shù)據(jù)設(shè)置3個(gè)重復(fù)，除去異常值后，剩余數(shù)據(jù)采用平均值.將海浸區(qū)和非海浸區(qū)內(nèi)采樣點(diǎn)的平均值作為相應(yīng)區(qū)域的數(shù)據(jù).采用SPSS 19.0 以及非度量多維尺度分析法（nonmetric multidimensional scaling，NMDS）對(duì)7個(gè)樣地不同土壤層的有機(jī)質(zhì)化學(xué)組分進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析.采用單因素方差分析對(duì)海浸區(qū)和非海浸區(qū)不同深度土壤的SOC、TN 以及C/N進(jìn)行差異的統(tǒng)計(jì)學(xué)意義檢驗(yàn)（P<0.05），采用卡方檢驗(yàn)確定區(qū)域與化合物類型之間的相關(guān)關(guān)系，采用Origin 2018 繪圖.

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤理化性質(zhì)

2.1.1 含鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)

海浸區(qū)與非海浸區(qū)不同土層深度土壤的含鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)如圖2 所示.

圖2 海浸區(qū)與非海浸區(qū)土壤的含鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)Fig.2 Salt content mass fraction of soil in sea immersion area and nonsea immersion area

由圖2 可以看出，非海浸區(qū)土壤的含鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05%左右；海浸區(qū)土壤含鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.06%～0.16%，且隨土壤深度加深而明顯增大.土壤深度相同時(shí)，海浸區(qū)鹽漬化水平顯著高于非海浸區(qū)（P<0.05）.

2.1.2 土壤粒度組成

海浸區(qū)與非海浸區(qū)不同深度土壤各粒度占比如圖3 所示.由圖3 可以看出，海浸區(qū)與非海浸區(qū)土壤的粒徑差異主要集中于砂粒和黏粒，土壤深度相同時(shí)，非海浸區(qū)土壤中砂粒占比高于黏粒，而海浸區(qū)則相反.除此之外，土壤粒徑表現(xiàn)出明顯的垂直分異.隨著土壤深度加深，海浸區(qū)與非海浸區(qū)土壤粒徑的變化趨勢(shì)大致相同，土壤砂粒占比先減少后緩慢增加，土壤黏粒占比整體呈現(xiàn)增加趨勢(shì).

圖3 海浸區(qū)與非海浸區(qū)不同深度土壤各粒度占比Fig.3 Proportion of soil particle size at different depths in sea immersion area and non-sea immersion area

2.1.3 離子含量

研究區(qū)土壤中各種離子質(zhì)量分?jǐn)?shù)如圖4 所示.由圖4 可以看出，非海浸區(qū)土壤陽(yáng)離子中Ca2+、Mg2+質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于海浸區(qū)，陰離子以HCO3-為主；海浸區(qū)土壤陽(yáng)離子中K+、Na+質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，陰離子中Cl-質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于非海浸區(qū)的數(shù)值.

圖4 海浸區(qū)與非海浸區(qū)土壤陰陽(yáng)離子含量Fig.4 Contents of anions and cations in soil from sea immersion area and non-sea immersion area

2.1.4 土壤堿度

根據(jù)土壤堿化分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)劃分研究區(qū)土壤堿度，主要指標(biāo)為pH 值、鈉吸附比（SAR）和堿化度（ESP），具體標(biāo)準(zhǔn)為：非堿化土（pH<8，SAR<3，ESP<3），弱堿化土（8.0≤pH<8.5，3≤SAR<8，3≤ESP<10），中度堿化土（8.5≤pH<9.0，8≤SAR<18，10≤ESP<20），強(qiáng)堿化土（9.0≤pH<9.5，18≤SAR<40，20≤ESP<35），堿土（pH≥9.5，SAR≥40，ESP≥35），劃分結(jié)果如圖5 所示. 由圖5 可以看出，非海浸區(qū)土壤的堿度主要為非堿化和弱堿化；隨著土壤深度加深，海浸區(qū)土壤堿度在弱堿化到強(qiáng)堿化范圍內(nèi).

圖5 海浸區(qū)與非海浸區(qū)土壤堿度Fig.5 Alkalinity of soil in sea immersion area and non-sea immersion area

2.2 土壤SOC、TN 含量及C/N

海浸區(qū)與非海浸區(qū)不同土層深度土壤的SOC 和TN 含量以及C/N 如圖6 所示.由圖6（a）和6（b）可以看出，海浸區(qū)與非海浸區(qū)土壤剖面的SOC 和TN 含量存在相似的空間分布，均隨深度增加而減少，在1.0 m土層以下小幅波動(dòng).除表層和[1.0，1.3）m 深度外，海浸區(qū)土壤的SOC 和TN 含量均高于非海浸區(qū)的數(shù)值.由圖6（c）可以看出，海浸區(qū)和非海浸區(qū)上層土壤的C/N 相近. 隨著土層深度的加深，海浸區(qū)土壤的C/N緩慢增加，而非海浸區(qū)土壤的C/N 呈急劇增加-降低-緩慢增加趨勢(shì).

2.3 有機(jī)質(zhì)化學(xué)組分定量分析

Py-GC/MS 技術(shù)通過嚴(yán)格的條件控制，快速加熱待測(cè)樣品，使有機(jī)大分子結(jié)構(gòu)上鍵能相對(duì)較弱的部分在高溫下裂解，揮發(fā)成小分子，經(jīng)過色譜柱的分離后，運(yùn)用質(zhì)譜分析進(jìn)行化合物的鑒定[9].將鑒定出的土壤化合物根據(jù)其可能來源或化學(xué)結(jié)構(gòu)相似性進(jìn)行分類，共分為脂類、單環(huán)芳烴、多環(huán)芳烴、木質(zhì)素、酚類、多糖、氨基酸氮類化合物、雜環(huán)氮類化合物、其他含氮化合物以及未知分類化合物10 大類[10].

海浸區(qū)與非海浸區(qū)不同土層深度土壤的有機(jī)質(zhì)化學(xué)組分豐度如圖7 所示.由圖7 可以看出，10 類化合物在海浸區(qū)與非海浸區(qū)土壤中均有分布且占比不同.非海浸區(qū)土壤中單環(huán)芳烴和多環(huán)芳烴相對(duì)豐度最高；脂類在海浸區(qū)各個(gè)土層中都占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì). 2個(gè)區(qū)域土壤表層氮類化合物的含量均明顯多于底層的含量.

圖7 海浸區(qū)與非海浸區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)化學(xué)組分豐度Fig. 7 Abundanceofchemicalcomponentsofsoilorganic matter in sea immersion area and non-sea immersion area

盡管從圖7 中可以看出海浸區(qū)與非海浸區(qū)不同深度土壤裂解產(chǎn)物的主要化學(xué)組成，但并不能由此確定空間與土壤化合物類型之間的關(guān)系.因此，本研究選用對(duì)應(yīng)分析的方法來表征“海浸區(qū)與非海浸區(qū)”分類變量和“化合物類型”分類變量間的關(guān)系.卡方檢驗(yàn)原假設(shè)“海浸區(qū)與非海浸區(qū)”和“化合物類型”2個(gè)分類變量間相互獨(dú)立，結(jié)果顯示顯著性Sig.值小于0.001，表明“海浸區(qū)與非海浸區(qū)”與“化合物類型”2個(gè)分類變量不完全獨(dú)立，存在一定關(guān)系.

根據(jù)海浸區(qū)和非海浸區(qū)不同深度土壤的化合物組成，利用非度量多維尺度分析法深入研究區(qū)域、土層深度和化合物類型之間的相關(guān)關(guān)系[11]，結(jié)果如圖8所示.

圖8 海浸區(qū)與非海浸區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)化學(xué)組分NMDS 圖Fig.8 NMDS diagram of chemical composition of organic matter in soil of sea immersion area and non-sea immersion area

由圖8 可以看出，第1 維度與第2 維度可分別解釋89.94%與4.11%的數(shù)據(jù)信息，累計(jì)解釋程度可達(dá)94.05%，說明將海浸區(qū)和非海浸區(qū)所有土壤樣品數(shù)據(jù)進(jìn)行整合分析能夠達(dá)到較為理想的結(jié)果.以維度1 原點(diǎn)為界，海浸區(qū)樣點(diǎn)分布于原點(diǎn)左側(cè)，而非海浸區(qū)樣點(diǎn)分布于右側(cè)，說明兩區(qū)域土壤在化合物分配比例與組成方面是完全不同的模式，海浸區(qū)與非海浸區(qū)土壤化合物組成呈現(xiàn)區(qū)域差異性；以維度2 原點(diǎn)為界，上層（[0，0.6）m）土壤樣點(diǎn)多分布于原點(diǎn)軸線下部，而下層（[0.6，3.0]m）土壤樣點(diǎn)多分布于原點(diǎn)軸線上部，說明上層（[0，0.6）m）土壤與下層（[0.6，3.0]m）土壤的有機(jī)質(zhì)化合物組成也存在差異.

2.4 有機(jī)質(zhì)來源分析

利用Py-GC/MS 技術(shù)對(duì)海浸區(qū)和非海浸區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)的來源進(jìn)行測(cè)定分類，結(jié)果如圖9 所示.由圖9可以看出，海浸區(qū)與非海浸區(qū)土壤的來源均包括微生物（75.71%～95.60%）、植物（0～16.50%）和混合來源（微生物和植物）（0～17.94%）3 類，且均以微生物來源為主.非海浸區(qū)土壤的混合來源占比最少，海浸區(qū)1.0 m以上土壤的混合來源占比最少，而1.0 m 以下土壤的植物來源占比最少.

圖9 海浸區(qū)與非海浸區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)來源Fig.9 Source of soil organic matter in sea immersion area and non-sea immersion area

3 討論

3.1 海浸區(qū)與非海浸區(qū)不同深度土壤SOC、TN 含量及C/N 的差異

與深層土壤相比，表層土壤有機(jī)質(zhì)更易受到人為因素和自然因素的影響[12]，海浸區(qū)表層土壤的SOC 和TN 含量與非海浸區(qū)數(shù)值的差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，研究區(qū)土壤的SOC 和TN 含量均在表層達(dá)到最大值，且隨土壤深度的增加而減少，表現(xiàn)出較強(qiáng)的表聚性[13].土壤鹽漬化水平、土壤粒度、土壤類型、土地利用方式以及海拔和降水等都對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)有不同程度的影響.一般而言，土壤鹽漬化對(duì)SOC 積累具有不利影響，鹽漬化水平高的土壤SOC含量低[14].本研究中海浸區(qū)鹽漬化水平較高的土壤（除表層和[1.0～1.3）m外）的SOC含量均略高于非海浸區(qū)的數(shù)值，可能是因?yàn)楦叩兀ǚ呛＝^(qū)）土壤干旱，有機(jī)物易于氧化；而低洼地（海浸區(qū)）土壤含水率高，有機(jī)物氧化速率慢，導(dǎo)致海浸區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)分解速率慢，SOC 含量高.土壤粒度與土壤有機(jī)質(zhì)具有較大關(guān)聯(lián)性，土壤中黏粒越多，有機(jī)質(zhì)越容易被吸附和積累[12].土壤粒徑大小與土壤對(duì)碳氮的吸附性和黏著性也有緊密聯(lián)系，土壤粒徑越大，對(duì)碳氮的吸附性和黏著性越小.海浸區(qū)土壤黏粒占比多于非海浸區(qū)，更有利于有機(jī)質(zhì)積累.土壤有機(jī)質(zhì)含量的高低與土壤有機(jī)質(zhì)輸入的含量以及不同類型有機(jī)質(zhì)礦化速率之間的動(dòng)態(tài)平衡有重要關(guān)系[15].不同土地利用方式對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)含量有顯著影響，土地利用方式的不同會(huì)導(dǎo)致土地耕墾變化，改變土壤理化性質(zhì)，直接影響土壤有機(jī)質(zhì)的分解與轉(zhuǎn)化[16]. 海浸區(qū)與非海浸區(qū)土地利用方式不同，這也是其土壤有機(jī)質(zhì)存在差異性的原因.

土壤碳氮含量與氣溫和降水存在較強(qiáng)的相關(guān)性[17].土壤各土層的碳氮含量能夠在一定程度上反映此處土壤位于表層時(shí)的氣候狀態(tài).本研究土壤SOC 和TN 含量總體隨土壤深度的增加而降低，但在[1.3～1.6）m處含量突然增加，海浸區(qū)增幅尤為明顯.相關(guān)研究指出，在陸地生態(tài)系統(tǒng)中，土壤有機(jī)碳與年平均降水量之間可能存在正相關(guān)關(guān)系，而與年平均氣溫之間存在負(fù)相關(guān)關(guān)系[18].[1.3，1.6）m 處土壤碳氮含量較上層土壤有所增加，推測(cè)該深度土壤沉積時(shí)期的年降水量豐富，年均氣溫較低.年降水量主要影響土壤表層SOC和TN 含量，可能與外源有機(jī)殘?bào)w的腐爛分解主要發(fā)生在土壤表層有關(guān).年降水量通過對(duì)土壤含水量、透氣性的影響而影響土壤固有有機(jī)碳的礦化分解和外源有機(jī)物的降解，進(jìn)而影響土壤的SOC 含量.年降水量高，土壤水分含量相對(duì)較高，透氣性相對(duì)較差，原SOC 比未降水時(shí)礦化慢，外源作物殘茬也在水分作用下易腐爛降解成小分子有機(jī)物質(zhì)，保存于土壤中，從而有利于土壤有機(jī)碳含量的提高[17]. [2.5，3.0] m 處土壤有機(jī)碳含量相較于上層也有明顯增加，一定程度上表明此時(shí)期降水豐富.

土壤碳氮含量之間存在著顯著的耦合關(guān)系，土壤C/N 常被用來衡量有機(jī)質(zhì)的分解速率以及土壤氮素的礦化能力[19].土壤C/N 越高，說明土壤有機(jī)質(zhì)礦化分解速率越慢，更利于有機(jī)質(zhì)積累[20].本研究顯示，海浸區(qū)土壤SOC 含量高于同深度非海浸區(qū)土壤的數(shù)值，TN含量也同樣高于非海浸區(qū)，但相同土層深度下非海浸區(qū)土壤的C/N 均高于海浸區(qū)的數(shù)值，推測(cè)原因可能是海浸區(qū)土壤TN 的累積速率高于SOC 累積速率.

3.2 土壤有機(jī)質(zhì)化學(xué)組分與來源差異

脂類化合物在海浸區(qū)土壤中占比很高，推測(cè)海浸區(qū)與非海浸區(qū)的脂類可能具有不同的來源.土壤中脂類化合物主要包括烷烴、烯烴、脂肪酸等.研究顯示，烷基類化合物主要來源于土壤和植物的表面蠟質(zhì)層以及維管束植物的保護(hù)層；短鏈正構(gòu)烷烴和烯烴（n＜20）多來源于微生物，主要是微生物的脂質(zhì)碎片或是熱解過程中長(zhǎng)鏈烷烴斷裂的產(chǎn)物；中鏈正構(gòu)烷烴和烯烴來源于植物的生物聚合物（如角質(zhì)和軟木脂）以及微生物，植物的貢獻(xiàn)通常占主導(dǎo)地位[6].脂肪酸具有高度生物專一性，可以用來判斷沉積物和土壤中有機(jī)質(zhì)的來源.長(zhǎng)鏈飽和脂肪酸（C20～C32）通常來源于高等植物蠟質(zhì)部分；而短鏈脂肪酸（C14～C18）主要來源于微生物[21]. 本研究發(fā)現(xiàn)，天津海浸區(qū)脂類化合物以短鏈正構(gòu)烷烴和烯烴（Cmax：C12～C16）和短鏈脂肪酸（Cmax：C17）為主，表明海浸區(qū)脂類化合物主要來源于微生物的脂質(zhì)碎片；非海浸區(qū)脂類化合物明顯少于海浸區(qū)，雖然短鏈脂肪酸在非海浸區(qū)仍為主要成分，但與海浸區(qū)相比，非海浸區(qū)中鏈正構(gòu)烷烴和烯烴（Cmax：C18～C19）與短鏈正構(gòu)烷烴和烯烴（Cmax：C13～C16）占比相差不大，表明非海浸區(qū)烷烴和烯烴來源中植物來源也有一定占比.土壤脂質(zhì)對(duì)生物降解具有高度抗性，降解程度取決于微生物活動(dòng)和土壤理化條件.在酸性、干燥和厭氧土壤中，微生物活動(dòng)受到抑制，脂類有所積累[22]，海浸區(qū)脂類化合物占比明顯多于非海浸區(qū)，表明此處環(huán)境條件有助于脂類積累.

非海浸區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)多含單環(huán)芳烴和多環(huán)芳烴（圖7），而芳烴通常被認(rèn)為是蛋白質(zhì)的熱解產(chǎn)物，可能來源于微生物自身或其燃燒后的產(chǎn)物.有機(jī)物燃燒被認(rèn)為是多環(huán)芳烴在環(huán)境中的最大來源[23].多環(huán)芳烴可能來源于脂類化合物在熱解過程中的環(huán)化反應(yīng)或者燒焦的物質(zhì)，特殊的化學(xué)結(jié)構(gòu)使其穩(wěn)定性較強(qiáng)，分解較為緩慢，隨著土壤深度加深，出現(xiàn)累積趨勢(shì)，并對(duì)土壤中的微生物具有抑制作用[24].

土壤表層含氮類化合物明顯多于深層，可能是由于農(nóng)田土壤中有人為施用的有機(jī)肥和無(wú)機(jī)氮肥.土壤中的含氮化合物包括蛋白質(zhì)、多肽以及氨基酸，它們可以與土壤礦質(zhì)表面相互作用，從而增強(qiáng)其穩(wěn)定性.

4 結(jié)論

本研究利用Py-GC/MS 等方法，探討了天津海浸區(qū)與非海浸區(qū)土壤理化性質(zhì)及有機(jī)質(zhì)組分和來源的空間差異. 得到如下結(jié)論：

（1）海浸區(qū)與非海浸區(qū)土壤理化性質(zhì)具有不同程度的差異.土壤鹽漬化水平由北至南顯著升高，非海浸區(qū)土壤鹽漬化程度明顯輕于海浸區(qū).非海浸區(qū)土壤中Ca2+、Mg2+含量均高于海浸區(qū)，而Cl-含量低于海浸區(qū).非海浸區(qū)土壤在非堿化至弱堿化范圍，海浸區(qū)土壤在弱堿化到強(qiáng)堿化范圍.海浸區(qū)與非海浸區(qū)土壤的粒徑差異主要集中于砂粒和黏粒，同一土層深度，非海浸區(qū)土壤中砂粒占比高于黏粒，而海浸區(qū)則相反.

（2）土壤粒徑越大，對(duì)碳氮吸附性和黏著性越小，非海浸區(qū)各深度土壤粒徑均普遍大于海浸區(qū)，說明海浸區(qū)土壤更利于碳氮累積.10 類土壤裂解產(chǎn)物在不同區(qū)域以及同一區(qū)域不同土層中的分布均有差異.其中，海浸區(qū)與非海浸區(qū)土壤表層的裂解產(chǎn)物種類均最多，隨著土層深度加深，裂解產(chǎn)物種類均逐漸減少.2個(gè)區(qū)域土壤有機(jī)質(zhì)的來源均以微生物來源為主，海浸區(qū)各層土壤的混合來源占比均高于非海浸區(qū)的數(shù)值.