不同氣體濃度培養(yǎng)對土壤胡敏素組成和結構特征的影響.pdf

1、土壤腐殖物質是土壤中所特有的一類準高分子化合物，對土壤肥力、結構和性質具有重要的調(diào)節(jié)功能，因此，對腐殖物質的研究在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境保護等方面都具有重要的意義。按照傳統(tǒng)分類，土壤腐殖物質包括胡敏酸(HA)、富里酸(FA)和胡敏素(HM)三類。過去多數(shù)的研究都集中在可溶性的腐殖物質組分HA、FA上，對于不溶性的腐殖物質組分HM研究較少。 本文采用室內(nèi)模擬實驗，研究了添加玉米秸稈后，不同氧氣和二氧化碳濃度培養(yǎng)條件下HM組成及結構特征的變

2、化規(guī)律，其中培養(yǎng)實驗設定的氧氣處理濃度為0％、4-7％、18-23％和82-87％；二氧化碳處理濃度為<2％、8-12％和48-52％。定期進行取樣，取樣時間為0、35、70、105、140、210、360、540天(其中35-210天已由李凱完成)。用腐殖質組成修改法將腐殖質分為水浮物(WFS)、水溶物(WSS)、HA、FA和HM；用Pallo修改法把HM進一步分組為鐵結合胡敏素(HMi)、粘粒結合胡敏素(HMc)和殘余不溶性胡敏素(

3、HMr)，并將三者數(shù)量的相對比例定義為HM組成。同時按Pallo法制得HMi和HMc純樣，用元素分析、差熱分析(DTA)和紅外光譜(FTIR)等手段對其結構特征進行了表征。主要研究結果如下： (1)土壤中添加一定比例的玉米秸稈后，HM的相對含C量由54％增加至78％，明顯高于CK對照；高氧氣濃度促進HM有機碳降低，高二氧碳濃度促進HM有機碳增加。 (2)土壤中添加一定比例的玉米秸稈后，HMi絕對含C量增加，由0.61g.

4、kg<'-1>增至1.06 g.kg<'-1>，增加了73％；氧氣濃度增加促進HMi分解，降低HMi數(shù)量，二氧化碳濃度增加卻促進HMi的積累。 (3)土壤中添加一定比例的玉米秸稈后，HMc絕對含C量增加，由0.33g.kg<'-1>增至0.64 g.kg<'-1>，增加了93％；氧氣濃度增加，促進HUc分解，二氧化碳濃度增加，促進HMc積累。 (4)土壤中添加一定比例的玉米秸稈后，HMi/HMc比值由1.66增至1.88

5、增加了13％，說明HMi增長速度大于HUc；隨著氧氣濃度增加，HMi/HMc比值增加20％，說明HMc的分解速度大于HMi，隨著二氧化碳濃度增加，HMi/HMc比值增加10％，說明HMi的形成速度大于HMc。 (5)土壤中添加一定比例的玉米秸稈后，(HMi+HMc)/HM下降40％，隨著培養(yǎng)時間延長，360天(HMi+HMc)/HM增長34％，540天增長63％，說明隨著玉米秸稈的分解，HM向著溶性胡敏素方向發(fā)展。 (6

6、)土壤中添加一定比例的玉米秸稈后，HMr的絕對含C量增加，由5.6g.kg<'-1>增至15.9g.kg<'-1>，增加了近2倍，且隨著培養(yǎng)時間的延長，HMr的數(shù)量先增加，后降低；在不同氣體濃度條件下，二氧化碳濃度的增加有利于HMr數(shù)量的積累。 (7)土壤中添加一定比例的玉米秸稈后，HMi和HMc的△logK值分別增加17％和6％，分子結構均趨于簡單化；在不同氣體濃度條件下，氧氣濃度的增加，使HMi和HMc的△logK值分別增加

7、29％和12％，說明高氧氣濃度促使分子結構簡單化。 (8)通過元素分析得出，土壤中添加一定比例的玉米秸稈后，C/H比值增加，其中高氧處理增加58％，水稻土、風沙土HMi和HMc的縮合度均增加，分子結構趨于復雜；隨著氧氣濃度的增加，C/H比值由0.57降至0.44降低40％，使水稻土HMi的C/H比值降低，分子結構簡單化。 (9)通過差熱分析得出：低溫吸熱峰溫度隨著氧氣濃度的增加由69℃降至32℃，下降37℃，中溫放熱峰溫

8、度增加6℃；HMi的失重主要在中高溫放熱階段，中溫放熱失重30％以上，且隨著氧氣濃度的增加，中高溫的失重比率降低，說明氧氣濃度的增加，促使HMi的結構簡單化。 (10)通過紅外光譜分析得出：隨著氧氣濃度的增加，2920-2930cm-1處的吸收峰強度由0.245增至0.280，而1600-1630cm-1處的吸收峰強度由0.601降至0.530，說明氧氣濃度的增加，導致水稻土HMc脂族鏈烴含量增加，芳香度降低。隨著二氧化碳濃度的