作者：邱梓菲，师永辉，李婧婧，杨 飞，隆 浩，张甘霖
单位：湖泊与环境全国重点实验室（中国科学院南京地理与湖泊研究所）；中国科学院大学；土壤与农业可持续发展全国重点实验室（中国科学院南京土壤研究所）
卷期：《土壤学报》2025年第62卷第4期
引言
黑土是指具有一定厚度暗黑色腐殖质表层的土壤，自然肥力较高，对全球粮食生产起着重要作用。自道库恰耶夫对俄罗斯黑钙土的研究以来，黑土被广泛定义为草原土壤。现有研究普遍认为东北地区黑土主要形成于早全新世至全新世适宜期。然而近期的研究对于黑土成土时期有机质来源以及成土年龄均出现了新的见解。
正构烷烃（n-alkanes）是土壤有机质中的稳定组分，明确黑土中正构烷烃的组成及赋存机制对揭示黑土有机质来源和成土环境的变化具有重要意义。与其他土壤类型相比，黑土中正构烷烃含量较高，这一特性提升了脂类生物标志物在黑土中的应用潜力。然而，与环境相对封闭的湖泊沉积物不同，土壤是一个复杂的开放系统，其中物质迁移、转化及扰动等过程不断进行。现阶段关于黑土形成演化过程是否会影响正构烷烃分布的研究还比较有限。本研究旨在评估成土过程对黑土正构烷烃指标的影响，探讨正构烷烃在黑土中的指示意义，为揭示黑土形成过程中有机质来源和成土环境变化提供依据。
研究内容
本研究对松嫩平原三种成土模式的均腐土开展研究，分别是相对稳定地形条件下自然发育的海伦（HL）剖面、非稳定地形条件下受侵蚀堆积过程影响的依安（YA）剖面以及动物扰动过程明显的绥化（SH）剖面，采用超声萃取法提取土壤中游离态正构烷烃，并对其分布特征和单体碳同位素组成进行分析。
图1 采样点位置及剖面层次
Fig. 1 Sampling sites and profile layers
研究结果显示，HL和YA剖面正构烷烃分布呈现单峰型，主峰为C31且奇偶优势明显，而SH剖面呈双峰型，主峰为C23和C31。
图2 黑土正构烷烃碳数分布特征
Fig. 2 Carbon number distribution characteristics of n-alkanes in black soil
HL和SH剖面正构烷烃浓度（∑C25~35）和碳优势指数（CPI）自下而上增加且SH剖面值波动更明显，而YA剖面∑C25~35和CPI值在埋藏层显著增加，表明正构烷烃可以反映黑土的侵蚀堆积和扰动过程，即埋藏层有利于正构烷烃的固存，而扰动可能会干扰正构烷烃原位记录的指示意义。
正构烷烃链长比值（ratio）及其碳同位素（δ13Calk）结果指示土壤有机质主要来源于陆生高等植物，以C3植物为主。全新世以来松嫩平原黑土区主要以草本植物占优势，但在黑土发育过程中木本植物比例逐渐增加。结合14C年代数据，推断冰消期气候条件可能有助于黑土初步发育，而早中全新世相对暖湿的气候则加速了黑土形成。
注： CPI, 碳优势指数； ACL,平均链长。Note: CPI, carbon preference index; ACL, average chain length.
图3 黑土正构烷烃浓度与参数分布
Fig. 3 Concentration and parameter distribution of n-alkanes in black soil profiles
图4 黑土正构烷烃的单体碳同位素特征
Fig. 4 Compound-specific carbon isotope characteristics of n-alkanes in black soil profiles
图5 正构烷烃参数反映的黑土形成过程中环境变化
Fig. 5 The parameters of n-alkanes reflect the environmental changes during the formation of black soil