可溶性有机碳(DOC)是陆地碳库中最活跃的一个部分,它在森林生态系统中的持续流动是碳损失的重要途径,同时也是氮、磷等生源要素及重金属、有机污染物等转移的载体,因此DOC是森林生态系统碳预算的重要组成部分。现有研究多是关注森林DOC的浓度、动态和影响因素,但对地表来源的DOC进入土壤后,其在土壤中的垂直迁移和转化规律还知之甚少,不利于森林碳动态研究。因此,我们一方面在野外监测了森林生态系统生长季内DOC的浓度和性质变化,探明DOC的垂直分布及影响因素。另一方面结合同位素标记技术,研究凋落物来源DOC在土壤中的去向,探明土壤对DOC的截存能力及机制。本研究在八大公山亚热带森林选择3个典型集水区,在生长季分4次采集了降水、穿透雨、树干茎流、凋落物淋出液、地表径流(统称为地表水)和不同深度土壤孔隙水(1cm、30 cm和60cm),并测定可溶性有机质(DOM)的浓度及其组成特征。结果表明,雨水中DOC的平均浓度为3.39±0.90 mg L-1。当经过植被后,浓度显著升高,穿透雨、树干径流、凋落物淋出液和地表径流中DOC浓度分别为 12.51±3.21mg L-1,21.11±6.60mg L-1,21.29±8.13mg L-1 和 15.26±4.73 mg L-1。但是当其进入土壤孔隙水中(10 cm、30 cm和60 cm),其DOC浓度又明显降低,分别为4 75±2.14mg L-1,3.730±mg L-1 和 3.30±1.36mg L-1。地表水中疏水性有机酸浓度显著高于土壤孔隙水,但是中性亲水有机酸和低分子质量亲水性酸浓度却低于土壤孔隙水。这表明地表水和土壤孔隙水中DOM浓度和性质差异显著。地表水中DOC浓度主要受植被和样地条件控制,而土壤孔隙水中DOC浓度则主要受土壤性质影响。为探明DOC在土壤中的迁移和转化过程,本研究将13C标记的凋落物来源的DOC添加到不同深度土柱(0-10cm、0-30cm和0-60cm)中,进行了为期180天的室内培养。定量分析DOC进入土壤后去向(包括截存、矿化和淋出),分析DOC的性质变化和对微生物群落结构的影响。研究发现有76%的DOC被土壤截留,其中60%留存在表层,16%留存在中层;分别有18%、4%和3%的DOC被表层、中层和深层土壤微生物矿化;有0.04%从土柱中(0-60cm)淋失的碳量为0.04%。这些结果表明DOC主要被土壤保留,其次是被微生物降解,仅有极少的淋溶损失。利用三维荧光平行因子分析法分析水溶液中有机碳组成,结果表明凋落物来源DOC与水可溶性有机碳(WSOC)和土壤淋出液有机碳(LDOC)组成差异显著。而WSOC和LDOC的性质与土壤碳更为相似,该结果支持动态交换模型("dynamic exchange model")。同时在培养初期,DOC添加刺激了表层和深层土壤有机碳的矿化,且对深层土壤的作用强于表层土壤,这表明新鲜碳源的缺乏抑制了深层土壤碳矿化。DOC添加也增加了不同深度土壤的革兰氏阴性菌、革兰氏阳性菌、细菌、真菌和放线菌生物量,且这些指标均在30天达到最高值。其中表层土壤微生物生物量增加的幅度高于中层和深层土壤。PCA分析结果表明DOC添加减小了微生物群落结构的变化幅度,但是并未改变土壤微生物群落变化的方向。13C在表层土壤磷脂脂肪酸(PLFAs)中的分布比例高于中层和深层,同时在细菌中的分布比例高于真菌。此外,17:0 cy和15:0这两种磷脂脂肪酸同化的13C明显高于其他磷脂脂肪酸。该结果表明微生物群落组成受碳源输入的调控,进而对土壤有机碳矿化产生影响。本研究对亚热带湿润森林DOC浓度和化学性质进行了分析,该结果探明了亚热带森林生态系统中DOC的垂直分布及影响因素,为制定完善的森林流域水质管理策略提供了理论基础。通过室内土柱培养实验,进一步阐明凋落物来源DOC在土壤中的截存和动态过程,证实了 DOC在土壤剖面移动的动态交换假说,为DOC在土壤中的截存和动态提供了坚实的理论支持。未来的研究中,应该进一步监测亚热带森林生态系统DOC在整个生态系统中的流量,以准确评估其对碳循环的贡献。