季节因素至关重要：尸体埋葬的时间会影响温带地区人类遗骸保存环境中土壤的生物地球化学变化

《Forensic Science International》：Season matters: Timing of cadaver deposition influences soil biogeochemical changes in a temperate human taphonomic facility

人类分解设施（HTF）中季节变化对分解岛（CDI）土壤有机质及微生物的影响研究。通过分析加拿大温带HTF中6具尸体在不同季节分解后的土壤化学和微生物数据，发现温暖季节CDI导致A层土壤溶解有机碳（DOC）显著增加（5.3±2.9 mgC·gSoil?1），并伴随δ13C（-26.4‰至-25.8‰）和δ1?N（2.51‰至8.02‰）富集，微生物呼吸速率提升318%，蛋白质代谢相关荧光组分（C4）占比增加。寒冷季节分解延迟（227-364天），DOC增幅（4.17±1.85 mgC·gSoil?1）和微生物活性（BR提升256%）显著低于温暖季节。荧光光谱显示DOM从 terrestrial humic-like（C1/C2）向 microbial protein-like（C4）转变，稳定同位素分析证实人类分解贡献。

　　人体尸骨分解设施（Human Taphonomic Facilities, HTF）是一种户外研究场所，专门用于开展与人体分解相关的科研、教育和培训活动。这些设施通过研究尸体分解过程中产生的化学物质和微生物变化，揭示了尸体对周围土壤环境的影响。尸体在HTF中分解时，会释放出多种分解产物，如液体、有机化合物和细菌，从而形成一种特殊的土壤区域，称为尸体分解岛（Cadaver Decomposition Island, CDI）。CDI通常呈现出土壤化学和微生物的显著变化，例如营养物质、碳含量和pH值的改变，以及微生物活性和功能的变化。这些变化不仅对土壤生态系统具有重要意义，还可能为法医研究提供有价值的生物化学指标，例如推断死亡时间、发现秘密坟墓以及确定尸体移动路径。

然而，目前对CDI的研究主要集中在温暖季节，而对于寒冷季节的尸骨分解过程及其对土壤化学和微生物的影响了解有限。这可能是因为大多数HTF位于低纬度地区，且长期以来存在一种假设，即尸体分解过程在低于冰点的温度下会停止。然而，随着法医尸骨分解研究的兴起以及全身体捐赠的普及，HTF在寒冷季节也持续存在尸体。因此，研究寒冷季节尸骨分解对CDI土壤生物化学的影响具有重要意义。本文通过一项研究，探讨了加拿大温带HTF中尸体在温暖或寒冷季节沉积后，CDI土壤有机质（Soil Organic Matter, SOM）化学特征和细菌代谢响应的变化。

在温暖季节沉积的尸体在分解过程中会迅速释放大量有机物质，包括碳和氮。这种释放会导致土壤中出现碳氮比例变化，并伴随δ13C和δ1?N的富集现象。这些变化与尸体组织的分解以及微生物的矿化过程有关。此外，荧光光谱分析还显示，有机质的分子特性发生了显著变化，从难以降解的陆地物质逐渐转变为可被微生物快速利用的化合物。在这些阶段中，细菌更倾向于利用碳水化合物作为能量来源。这些效应通常出现在分解的活性期至干燥期之间，即13至139天。然而，在寒冷季节沉积的尸体中，这些变化则被延迟至31至364天，并且其影响的幅度较小。

所有这些变化主要局限于土壤表层（A层）以及距离尸体20厘米范围内的区域。这表明，尸体对土壤的干扰主要发生在接近尸体的位置，而远离尸体的土壤受其影响较小。这种空间限制可能与分解产物的垂直迁移和微生物的快速代谢有关。研究结果对于理解温带HTF中尸体分解对环境的影响具有重要意义，并为开发基于土壤的法医技术提供了科学依据。

在研究过程中，选取了六名成年人作为尸体样本，他们分别在温暖季节和寒冷季节被沉积在HTF中。通过使用手持土壤探针，在不同距离（向上50厘米、向上20厘米、向下20厘米、向下50厘米、向下100厘米）采集土壤样本，以捕捉CDI的横向扩散范围。采样过程中，还特别注意了在尸体下方（0厘米）的土壤采集，以确保样本的代表性。采集的土壤样本随后被送回实验室，在4°C下冷藏保存，以避免样本污染和降解。

为了分析土壤有机质的化学特性，研究团队采用了多种方法。首先，测量了溶解有机碳（DOC）的含量，这反映了尸体对土壤有机质输入的影响。随后，通过高温燃烧法对土壤中的碳和氮含量进行了测定，并结合稳定同位素分析（δ13C和δ1?N）来研究尸体对土壤碳氮循环的贡献。此外，使用平行因子分析（PARAFAC）对DOM的荧光光谱数据进行了解析，以识别不同的荧光组分，并评估其在不同分解阶段的变化。

对于细菌分析，研究团队采用流式细胞术测量了细菌的绝对数量，并通过呼吸速率和生物量生产等指标评估了细菌的活性和代谢能力。此外，使用Biolog EcoPlate?系统分析了细菌对不同碳源的利用情况，从而揭示了CDI中细菌的代谢潜力和功能变化。这些数据帮助研究团队理解尸体分解对土壤微生物群落的影响，并评估其在不同季节条件下的变化。

研究结果表明，温暖季节沉积的尸体在分解过程中会迅速导致CDI土壤中碳和氮的增加，以及δ13C和δ1?N的富集。这种变化主要发生在活性分解期至干燥期，而在寒冷季节沉积的尸体则表现出延迟的碳氮变化和较低的富集程度。此外，DOM的光学特性也发生了变化，从以陆地来源为主的物质逐渐转变为微生物来源的化合物。这些变化反映了微生物对尸体分解产物的利用过程，以及其对土壤化学环境的改造。

在寒冷季节沉积的尸体中，由于低温的影响，分解过程被显著延迟。尸体在冬季会经历一定程度的脱水和脂肪组织的形成（称为adipocere），这可能减缓了分解的进程。然而，即使在寒冷条件下，尸体对土壤的影响仍然存在，尤其是在春季融雪后，土壤中会逐渐出现明显的CDI特征。这种现象表明，虽然寒冷条件会抑制尸体的分解速度，但其对土壤的化学和微生物影响仍然显著。

研究还发现，不同分解阶段的土壤化学和微生物特征存在差异。例如，在活性分解期，DOC含量显著增加，而随着分解的进行，土壤中的碳氮比例逐渐变化。此外，微生物群落的代谢功能也发生了转变，从对碳水化合物的偏好转向对其他有机物的利用。这些变化不仅反映了尸体分解过程的动态特性，还揭示了不同季节条件下土壤生态系统的响应机制。

总体而言，这项研究为理解温带HTF中尸体分解对土壤的影响提供了新的视角。它不仅揭示了CDI土壤化学和微生物的变化模式，还强调了不同季节条件对这些变化的影响。研究结果表明，CDI的形成和演变受到多种因素的共同作用，包括尸体本身的化学组成、分解过程中的物质输入、微生物的代谢活动以及环境条件的变化。这些发现对于HTF的环境管理、法医研究以及土壤生态学具有重要的应用价值。