不同氧气浓度对玉米秸秆分解期间腐殖物质形成的影响

通过室内氧气培养试验,研究了玉米秸秆在分解期间（1～180d）“新形成”有机碳、胡敏酸（HA）、富里酸（FA）数量的动态变化规律及不同氧气浓度对其形成与转化的影响。结果表明：玉米秸秆分解期间,“新形成”净有机碳数量逐渐降低,而碱提取腐殖物质（HE）、HA和FA的绝对数量和相对数量都表现为先增加而后下降的趋势,HE中HA的比例即PQ先增加后下降,最终趋于平稳,说明最初FA的形成速度大于HA,随培养时间的推移,FA和HA经历了一段相互转化的过程（1～60d）,最终达到动态平衡。高氧气处理促进了好气性微生物的活性,有利于有机碳的分解,并且有利于FA向HA转化。     

温度对玉米秸秆腐解期间腐殖质消长动态的影响

【目的】研究不同培养温度下玉米秸秆分解期间土壤有机碳(SOC)、水溶性物质(WSS)、可提取腐殖物质(HE)、胡敏酸(HA)和富里酸(FA)含量的动态变化。【方法】采用室内培养试验,以不添加玉米秸秆为对照,将添加玉米秸秆的土壤于10,25,40,55℃培养360d,研究温度对玉米秸秆腐解期间(0~360d)土壤有机碳(SOC)、水溶性物质(WSS)、可提取腐殖物质(HE)、胡敏酸(HA)和富里酸(FA)含量及可提取腐殖物质中HA相对比例(PQ)的影响。【结果】在同一培养温度和时间下,随着培养时间延长,玉米秸秆处理土壤SOC和WSS的含量总体降低,HE和FA含量总体则表现为先增加后下降的趋势;添加玉米秸秆土壤PQ值先呈逐渐下降的趋势,到105d时降至最低,之后随着时间延长,PQ总体增加。从不同温度条件看,40℃下培养105~210d时,PQ值均较低。【结论】培养温度越高越利于土壤中SOC、HE和HA的分解与转化,40℃培养条件下玉米秸秆腐解生成的FA最多。     

有机物料腐熟剂对秸秆模拟还田腐解规律的研究

为探讨有机物料腐熟剂对秸秆还田进程中的腐解规律,以玉米秸秆和水稻秸秆为研究材料,采用尼龙网袋模拟秸秆还田,研究了玉米秸秆和水稻秸秆配施有机物料腐熟剂还田进程中有机碳和腐殖质组分的变化。结果表明,在秸秆还田第30d,与不添加有机物料腐熟剂相比,稻草和玉米秸秆添加有机物料腐熟剂还田的腐解产物总有机碳降低了14.95%、14.63%;所形成的胡敏酸和富里酸总碳分别提高了30.70%、29.17%,胡敏酸碳分别提高了55.56%、48.88%,胡敏酸与富里酸的比值分别提高了53.71%、29.73%。由此可以得出,秸秆还田配施有机物料腐熟剂可以提高秸秆中有机物质的转化,促进腐殖质组分的形成,加快了秸秆的腐殖化进程。     

灼烧土中玉米秸秆分解期间胡敏酸、富里酸动态变化的研究

通过室内培养试验，研究了玉米直在暗棕壤灼土中分解期间（1－192h0胡敏酸（HA），富里酸（FA）数量与特性的动态变化规律。结果表明：玉米秸秆分解期间，HA的绝对数量增加，FA的绝对数量先增加后下降，可提取腐殖质中HA的比例（PQ）逐渐增加，说明最初FA的形成速度大于HA，随培养时间延长，FA转化为HA；新形成HA，FA的色调系数（△logK）和活化度较高，而相对色度（RF）较低，说明新形式HA，FA的氧化程度和芳香性较低，脂族性较高，分子结构较简单；随培养时间延长，HA，FA的△logK和活化度下降而RF增加，表明HA，FA的氧化程度和芳香性增强，脂族性降低，分子结构复杂化。     

长期施肥对土壤有机质δ~(13)C值影响的初步研究

以黑土、棕壤、草甸土和水稻土为供试土壤,通过田间定位并结合室内培养试验,初步研究了不同施肥(包括施用化肥、有机肥以及有机肥配施化肥)条件下全土有机质和胡敏酸的δ13C值。结果表明:一般与未施肥的处理相比,田间施用有机肥以及有机肥配施化肥使全土有机质和胡敏酸的δ13C值均呈下降趋势;培养试验中,施用猪粪后全土有机质和胡敏酸的δ13C值也呈下降趋势,而施用玉米秸秆后则呈增加趋势。产生上述结果的可能原因,一方面是由于不同有机肥料的δ13C值不同,另一方面则是由于施肥改变了土壤有机质的数量与结构组成。初步分析表明,施肥后全土有机质和胡敏酸的δ13C,值与其有机碳数量及结构组成之间并不存在显著的相关性,而全土有机质的δ13C值与其有机碳数量的增加量和增加率之间则存在显著的相关性。     

添加不同来源生物质炭对暗棕壤腐殖质组成和胡敏酸结构特征的影响

为了研究暗棕壤添加不同来源的生物质炭对腐殖质组成和胡敏酸结构特征的影响,选用玉米秸秆生物质炭(JG-Bc)、杨木生物质炭(YM-Bc)和毛竹生物质炭(MZ-Bc)进行培养试验,生物质炭(Bc)添加量为10.6 g/kg(相当于24 t/hm~2)。采用腐殖质组成修改法测定胡敏酸(HA)、富里酸(FA)和胡敏素(Hu)的含量;用国际腐殖质协会(IHSS)推荐的方法提取和纯化HA样品,并研究了胡敏酸的元素组成、红外光谱和热力学性质。结果表明:培养90 d后,添加生物质炭处理显著提高了土壤有机碳(SOC)和腐殖质各组分含量。SOC的增加主要体现在Hu上,由ck的8.40 g/kg增加到16.45～18.04 g/kg。可提取腐殖质总量虽然变化不大,但HA比例增加,PQ值由ck的54.71%上升到75.24%～82.50%。添加Bc不仅提高了HA的含量和比例,同时也影响到HA的结构特征,表现为HA的Δlog K、H/C摩尔比、O/C摩尔比降低;碳元素含量和分子缩合度增加,脂族链烃比例增加,促进HA结构趋于复杂化;HA的高温/中温放热和失重比值增加,热稳定性提高。不同处理之间作用大小顺序:毛竹Bc杨木Bc玉米秸秆Bc。该研究可为分析不同来源的生物质炭与腐殖质的关系及增加土壤有机质积累提供理论依据。     

施玉米秸秆生物质炭对土壤腐殖质组成和结构特征的影响

生物质炭是黑碳的一部分,与腐殖质碳同为土壤有机碳慢库的组成部分,对土壤固碳、土壤肥力和环境解毒有重要作用。通过培养试验研究了土壤添加玉米秸秆生物质碳360 d后对土壤腐殖质组成及其结构特征的影响。结果表明:土壤添加生物质炭后,土壤有机碳和胡敏素含量随生物质炭用量的增加而增加,胡敏酸及富里酸含量随生物质炭用量增加而降低,可提取腐殖质中胡敏酸的比例差异不显著。施用生物质炭使土壤胡敏酸的色调系数下降、相对色度提高,H与C物质的量比和O与C物质的量比降低,高温放热与中温放热比值和高温失重与中温失重比值上升,施用生物质炭促使黑土胡敏酸的分子缩合度升高,氧化度下降,热稳定性提高,使胡敏酸分子结构复杂化,有利于土壤有机碳的稳定。     

不同利用方式对苏打盐渍土腐殖质特征的影响

利用化学分析的方法研究了吉林西部苏打盐渍土在不同利用方式下土壤中全土腐殖质和结合态腐殖质的组成特征.结果表明: 6种不同利用方式下,土壤全土腐殖质的含量及其胡敏酸/富里酸比值的变化规律呈现出围栏自然恢复期草原土壤较高,其次是老水田土壤,而过度放牧草原土壤和水田弃耕土壤较低;结合态腐殖质的含量明显高于游离态腐殖质的含量,松结合态和稳结合态腐殖质含量及其胡敏酸/富里酸(HA/FA)比值以老水田土壤和围栏自然恢复期草原土壤较高,而过度放牧草原土壤较低;PQ值及ΔlogK表明水田比旱作方式更能使腐殖质结构中的芳香性增强,脂族性降低,分子结构复杂化.     

农业废弃物堆肥过程中腐殖质组成变化

在好氧堆肥条件下,研究了鸡粪和玉米秸秆等农业废弃物中腐殖物质的变化规律.结果表明:堆肥过程中有机碳、水溶性物质均表现出下降的趋势,并且堆肥初期的分解速度均高于中后期,二者相关性达到极显著水平.各种腐殖物质的质量分数变化表现为:富里酸、胡敏素分别降低了64.5%、15.5%,胡敏酸增加了27.0%,可提取腐殖物质表现为下降趋势,下降为34.6%;QP值(胡敏酸/可提取腐殖物质)呈现出上升的规律,上升比例达到94.1%;相对质量分数变化规律为:胡敏酸、胡敏素分别增加了68.0%、11.6%,富里酸降低了53.2%,可提取腐殖物质降低13.4%.可提取腐殖物质、胡敏酸、富里酸的相对质量分数和质量分数变化规律一致,胡敏素的相对质量分数和质量分数变化规律却相反,是由于胡敏素的分解速度小于有机碳的分解速度.表明堆肥处理有利于有机物料腐殖化程度增加.     

不同CO_2浓度长期培养玉米秸秆对土壤腐殖质组成和胡敏酸结构特征的影响

通过室内模拟试验,采用元素分析和红外光谱等技术手段,研究添加玉米秸秆1 440 d后,不同CO_2浓度培养条件下,玉米秸秆对水稻土腐殖质组成和胡敏酸结构特征的影响。试验共设6个处理:CO_2浓度分别为48%~52%(C)、8%~12%(F)和2%(G)添加秸秆的处理及不同CO_2浓度条件下不添加秸秆的对照,分别记为CKC、CKF、CKG。结果表明:在培养1 440 d后,不同CO_2浓度条件下,秸秆处理的土壤有机碳(SOC)和腐殖质各组分有机碳(水溶性碳、富里酸、胡敏酸、胡敏素)含量均高于对照,且在F处理下最高; PQ值的大小顺序是F C G;与对照相比,玉米秸秆培养1 440 d H/C和2920/1620增加,(O+S)/C下降,也是F处理最明显。上述结果表明:8%~12%CO_2浓度有利于土壤HA的形成和稳定;有利于降低土壤HA结构的缩合度和氧化度,增加脂族链烃比例。     

培养条件下CO2对施入玉米秸秆后土壤有机质的影响

通过室内模拟试验研究了玉米秸秆分解期间土壤有机质及其各组分对CO2浓度升高的响应。研究结果表明:随着培养时间的延长,土壤有机碳、水溶性有机碳、胡敏素逐渐减少,可提取腐殖物质先增加后下降,可提取腐殖物质中胡敏酸(HA)的相对比例(PQ)则在玉米秸秆分解初期表现为先减少后增加、最后趋于稳定,表明富里酸(FA)和HA经历了一段相互转化的过程后达到了动态平衡。土壤微生物量碳随着CO2浓度升高而减少,高浓度CO2处理抑制土壤微生物的活动,降低了土壤有机碳的分解速度,有利于水溶性有机碳的积累;CO2浓度升高使PQ下降,不利于HA的形成。通过相关分析,表明不同处理的土壤有机碳与土壤微生物量碳、可提取腐殖物质与土壤微生物量碳、土壤有机碳与FA间均呈显著正相关,在正常大气培养条件下,土壤微生物量碳与水溶性有机碳呈显著正相关(r=0.649,P<0.05)。     

不同二氧化碳浓度对玉米秸秆分解期间土壤微生物生物量碳的影响

通过室内模拟试验,研究了不同二氧化碳浓度对玉米秸秆分解期间土壤微生物生物量碳(SMBC)的响应。研究结果表明:土壤添加玉米秸秆后,激发了土壤微生物的生长,在培养第1 d各处理SMBC达到了整个培养期的最高峰后迅速下降,90 d以后SMBC的下降趋势趋于平缓。在不同浓度的二氧化碳培养条件下,0～15 d短期培养期间,各处理SMBC间差异不显著。30～270 d长期培养期间,SMBC随着二氧化碳浓度的升高而减少,各处理之间差异显著。通过相关性分析,各处理的SMBC分别与土壤有机碳、腐殖物质、富里酸、胡敏素间均呈显著正相关。二氧化碳浓度为0.03%的SMBC与土壤可溶性有机碳呈显著正相关(r=0.649,P<0.05),表明正常大气条件更有利于土壤微生物的活动。     

添加玉米秸秆对黑土团聚体胡敏酸数量和质量的影响

运用元素分析和红外光谱分析法研究了培养条件下添加玉米秸秆对黑土及其大团聚体(2 000μm和2 000~250μm)、微团聚体(250~53μm)和粉粒+黏粒组分(53μm)中胡敏酸(HA)数量和结构特征的影响。结果表明:添加玉米秸秆增加黑土及其各级团聚体HA数量,且2 000~250μm大团聚体中HA含量最多;大团聚体HA的氧化度和芳香-C提高;250~53μm微团聚体与53μm粉粒+黏粒HA的氧化度和芳香-C降低;黑土及其各级团聚体HA分子缩合度下降,脂族链烃-C增加,脂族链烃-C/羧基-C和脂族链烃-C/芳香-C值均较对照增加,脂族性得到提高。不同粒级团聚体之间相比,大团聚体中HA分子结构是以高的缩合度、氧化度、脂族链烃-C、芳香-C含量为特征;53μm粉粒+黏粒中HA分子结构是以最低的脂族链烃-C、芳香-C、羧基-C和最高的多聚糖-C为特征。添加玉米秸秆增加了土壤HA数量,降低了HA分子结构的缩合度和氧化度,脂族性提高,使土壤HA分子结构"年轻化",活性增强,对于土壤固碳、提高土壤质量具有重要作用。     

玉米秸秆分解期间土壤中有机碳数量的动态变化研究

通过室内培养实验,研究了玉米秸秆分解期间全土圾其水溶性物质、轻组和重组的有机碳数量随时间的动态变化规律。结果表明：随培养时间的延长,全土有机碳量呈下降的趋势;玉米秸秆的残留碳和残留率也呈下降的趋势,而分解率逐渐增加;水溶性物质数量呈下降的趋势;轻组碳量和追加复合度则逐渐增加。     

玉米秸秆还田后土壤胡敏酸变化的谱学研究

 采用红外示差光谱、13C-核磁共振波谱和激光解吸质谱对玉米秸秆施入土壤后土壤胡敏酸（HA）的谱学特征的动态变化进行了研究。结果表明，在玉米秸秆施入土壤后土壤HA的变化具有阶段性，在开始的60 d，主要是以秸秆含有的类胡敏酸物质（秸秆HA）为基础，腐解产物发生聚合作用形成新的与秸秆HA相类似的HA，并且秸秆分解形成的小分子中间产物与土壤原有的HA发生作用而进入HA结构中。而在施入60 d后，碳水化合物和酰胺化合物以木质素分解的残体为核心发生聚合作用形成新HA，且在90 d后进入HA中的亚甲基成分发生了转化，并伴随有甲氧基和甲基的产生。玉米秸秆分解形成的中间产物与土壤HA发生聚合反应，一部分形成为亚稳态的聚合体。玉米秸秆施入土壤后，土壤HA的芳香度降低，芳香碳减少，而烷基碳和烷氧碳增加，HA的脂肪族特性增强，同时，羧基碳减少，土壤HA的氧化程度下降，HA的平均分子量降低。     

Study on Humic Acids of the Soil Applied with Corn Stalk by Spectroscopy Measurements

Spectroscopy measurements （Fourier transform infrared differential spectroscopy, Carbon-13 nuclear magnetic resonance spectrometry, Matrix-assisted laser resorption/ionization-time of flight mass spectrometry） were performed to study the humic acids of the soil applied with corn stalk. The results showed that after incorporation of corn stalks into the soil, the soil humic acid （HA） changed significantly in different stages. During first 60 days, new HAs were formed by polymerization and seems to be similar to that of initial HAs from composting corn stalk, some little molecular organic matters also reacted with soil HAs and turned into parts of soil HAs. After 60 days of the corn stalk residue incorporation, new HAs were formed by polymerization of decomposed lignin molecules, some methylenes transformed into methyls and methoxyls since the 90th day. Application of corn stalk led to the increase of aliphatic components in soil HAs, the decrease in aromatic components of soil HAs and the suppression in oxidation degree of soil HAs. The average molecular weight of soil HAs also declined because of application of corn stalk.     

白浆土无机纳米粒子对玉米秸秆腐解产物的影响

 以玉米秸秆为材料,通过室内培养法研究了白浆土B层（地表下100cm）提取出的纳米粒子对不同培养时期玉米秸秆腐解形成的可溶性产物组分含量的影响,并采用傅里叶变换红外光谱法对腐解产物结构组成进行了表征。结果表明：土壤纳米粒子的加入在玉米秸秆腐解培养的整个时期皆明显降低了水溶性有机化合物（WOM）的含量,主要是减少了水溶性胡敏酸（WHA）的含量,而对小分子有机化合物（WLOM）生成则有促进作用。在培养的第18天促进了碱溶胡敏酸（AHA）和碱溶富里酸（AFA）含量增加,在32-78d降低了AHA和AFA的含量。纳米粒子施入明显增加了WHA中羟基、甲基、亚甲基和次甲基含量,增加了碳水化合物和氨基化合物组分,即促进了脂族性高的WHA的生成;促进了AHA中碳水化合物组分的增加,降低了AHA的酸性,但对脂肪链结构组分无明显影响。纳米粒子的加入明显增加了WLOM和AFA的抗分解能力。     

不同O2浓度对土壤微生物生物量碳的影响

[目的]研究特定的O2培养条件下土壤微生物生物量碳（SMBC）的动态变化规律。[方法]通过室内模拟试验,研究了玉米秸秆分解期间SMBC对不同O2浓度的响应。[结果]土壤添加玉米秸秆后,激发了土壤微生物生长,在培养第1天各处理SMBC达到了整个培养期最高峰后迅速下降,90d后SMBC下降趋势趋于平缓。在不同浓度的O2培养条件下,0～15d短期培养期间,各处理SMBC间差异不显著,O2浓度为0的SMBC一直保持较高数量。长期培养期间（30～270d）,SMBC随着O2浓度的升高而增加,各处理间差异显著。[结论]各处理SMBC分别与土壤有机碳、腐殖物质、富里酸和胡敏素间均呈显著正相关。O2浓度为21％的SMBC与土壤可溶性有机碳呈正相关（r=0．649,P〈0．05）,表明正常大气条件更有利于土壤微生物的活性。     

玉米秸秆不同还田方式对黑土有机碳组成和结构特征的影响

为研究玉米秸秆不同还田方式对黑土有机碳组成和结构特征的影响,以吉林农业大学微区试验田黑土为研究对象,设置CK(未施用秸秆)、C1(秸秆浅施)和C2(秸秆深还)共3种处理,通过腐殖质组成修改法提取富里酸(Fulvic acid,FA)、胡敏酸(Humic acid,HA)和胡敏素(Humin,HM),IHSS方法提取HA样品,并测定其元素组成、红外光谱和差热性质等结构性质。结果表明:秸秆还田有利于土壤和各腐殖质组分有机碳含量提高,土壤腐殖质PQ值(HA在可提取腐殖质中所占的比例)显著增加;与CK相比,C1处理表层(0~20 cm)的SOC、HA、FA和HM有机碳含量明显增加,分别增加了21.8%、27.3%、11.5%和30%;C2处理亚表层(20~40cm)的SOC、HA、FA和HM有机碳含量显著增加,分别增加了26.3%、32%、13.4%和31.9%。C1和C2处理均使HA的氧化度、缩合度和热稳定性降低,脂族链烃和芳香碳含量增加,结构趋于简单化。这些变化在C1处理中主要体现在表层,与CK相比,C1处理表层HA的(O+S)/C比值降低了11.3%,I2920/I1620的比值增加了23.4%;C2处理主要为亚表层HA结构的变化,与CK相比,C2处理亚表层HA的(O+S)/C比值降低了9.1%,I2920/I1620的比值增加了23%。这一研究结果对阐明土壤培肥机理和指导秸秆还田实践有重要意义。     

玉米浆及配合其他有机物料对苏打碱土改良效果及腐殖质特性变化

为研究玉米浆(CSL)及其与不同有机物料混合对苏打盐碱土的改良效果及腐殖质特性变化,本文以松原市苏打盐碱土为研究对象,设置对照组(CK)、1/2倍用量玉米浆(1/2CSL)、1倍量玉米浆(CSL)、2倍量玉米浆(2CSL)、1/2倍用量玉米浆与秸秆混合(1/2CSL+C)、1/2倍用量玉米浆与生物质炭混合(1/2CSL+B)和1/2倍用量玉米浆与泥炭混合(1/2CSL+P)7个处理,研究了其对苏打盐碱土的改良效果及腐殖质组成和胡敏酸(HA)结构特征的变化。每个处理3次重复。结果表明:与CK相比,除2CSL,各玉米产量均增加,增长比率为66.67%～193.65%,各处理pH、全盐量的降低比率分别为9.80%～11.09%、12.2%～44.3%,碱化度降低12.67～26.53个百分点。1/2CSL处理的有机碳含量增加了46.19%,HA和胡敏素(HM)分别增加了48.59%和47.32%,I2920/I1720增加了156.3%,H/C增加了25.96%,(O+S)/C降低了30.68%,放热量高温值/中温值降低了48.6%,质量损失量高温值/中温值降低了14.2%。说明有机物料的施入使土壤HA结构的脂族性增强,氧化度、缩合度和热稳定性降低,结构趋于年轻化,其中1/2CSL处理效果最好。