土壤木质素酚与检测

木质素的单体 木质素是一种聚合体，其单体主要有 3 种：由对-羟基苯基丙烷结构单体聚合而成的对-羟基苯基木质素（H-木质素）、由愈创木基丙烷结构单体聚合而成的愈创木基木质素（G-木质素）、由紫丁香基丙烷结构单体聚合而成的紫丁香基木质素（S-木质素）。通过消解苯氧化法可以将木质素分解为香草醛、紫丁香醛和羟基苯甲醛分别对应木质素结构中的 H、G 和 S 单体。

图1. 木质素结构（图片来源于网络）

常见的土壤木质素酚检测方法有，气相色谱法（GC）与气相色谱质谱联用法（GC-MS）。

土壤中的木质素酚单体通过氧化铜催化水解后，形成的酚类单体可使用气相色谱法（GC）或气相色谱质谱联用法（GC-MS）进行测定。此方法能够精确分离并定量分析木质素酚单体，包括香草醛、丁香醛等。另一种常用方法是液相色谱法（LC）及其串联质谱法（LC-MS），如有些机构采用的安捷伦1260液相色谱串联G6420A三重四级杆质谱仪平台，可精确检测木质素酚组分的含量。

检测前，需对土壤样品进行预处理，包括样品制备、水解等步骤。通常，将土壤样品与氧化铜、硫酸亚铁铵及氢氧化钠混合，在高温下进行水解，使木质素分解为可检测的酚类单体。

图2. 安捷伦1260液相色谱仪^[1]

在滨海湿地土壤中的研究 天津大学地科院宋照亮教授课题组，通过空间尺度采样和利用气相色谱质谱联用仪对土壤/沉积物分子生物标志物木质素酚进行了研究。木质素作为一种主要的植物源性土壤有机碳组分，是反映滨海湿地不同植被组成和气候带下生物地球化学特征的独特生物标志物。然而，植物源木质素的纬度分布模式及其稳定性和控制机制仍不清楚。

本研究沿着 5000km 海岸带在 39 个样点共采集了 156 个土壤样品（0 - 40cm），以探索生物和环境因素对木质素分布模式的影响。结果表明，木质素的含量范围为 1.91 至 83.3mg g−1OC，在盐沼湿地中与 SOC 呈正相关，在红树林中与 SOC 呈弱负相关。SOC 或木质素含量与 C/V 或 S/V（肉桂基或丁香基与香草基的比值）呈正相关，而 SOC 或木质含量与（Ad/Al）V 或（Ad/Al）S（香草基或丁香基的酸醛比）总体呈负相关，证实了生物标志物木质素单体降解参数的可靠性。

研究发现，植物碳输入和木质素单体比值直接影响土壤中木质素的承载量。木质素含量和稳定性主要受土壤特性（即 pH、EC、砂粒/黏粒）的控制。年均温（MAT）通过促进分解和改变植被与土壤生物地球化学（即微生物的底物可利用性）间接影响木质素的分布模式。

土壤木质素酚检测，可以追踪植物源碳。木质素酚含量和不同单体间的比值可以表征植物来源碳，指示木质素的降解程度。通过检测土壤中的木质素酚，我们可以追踪植物源碳在土壤中的积累和转化过程。其次，可以评估土壤有机质的来源。木质素酚和氨基糖是两种常用的土壤有机质生物标志物，分别用于追踪土壤有机质库的植物性碳源及微生物氮源。

因此，土壤木质素酚的检测可以帮助我们了解土壤有机质的来源和转化过程。木质素检测还可以研究土壤有机碳循环。木质素是影响土壤有机碳循环的重要物质。研究土壤中木质素的积累对于理解土壤碳素的循环过程以及土壤有机碳的截获具有重要意义。最后，木质素检测可以监测土壤环境质量。土壤污染是由无机污染物和有机污染物两大类引起的。土壤中木质素酚的检测可以作为监测土壤环境质量的一个指标，帮助我们评估土壤污染的程度和变化趋势。

总之，土壤木质素酚的检测对于追踪植物源碳、评估土壤有机质的来源、研究土壤有机碳循环以及监测土壤环境质量等方面都具有重要的意义。

[1] 安捷伦1260液相色谱仪, 美国安捷伦公司.

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