里氏木霉利用玉米秸秆形成类胡敏酸（HAL）的特异性研究

为探明里氏木霉(Trichoderma reesei)在腐殖化过程中,不同培养时间下利用玉米秸秆得到的培养产物(HLS)的碱提取物——类胡敏酸(HAL)的结构特征是否具有与土壤胡敏酸相似的特异性,通过固体培养的方式模拟秸秆堆肥,在玉米秸秆中添加里氏木霉进行为期30 d的腐殖化培养,并以灭菌后不添加微生物的处理作为对照,在培养的0、15、30 d采样观察研究。通过元素组成、红外光谱及差热的技术手段对里氏木霉利用玉米秸秆形成的类胡敏酸(HAL)进行分析,与土壤的胡敏酸(HA)比较观察其特异性。对比CK,在模拟腐殖化的过程中,接种里氏木霉可以显著改变其HAL的结构特征,其芳香性/脂族性的比例变化符合多酚学说。里氏木霉可以在30 d内将HAL的元素结构集中在O/C=0.528、H/C=1.322左右,与土壤HA的O/C值、H/C值差异缩减了71.08%、49.25%,使其更加接近土壤HA的结构特征。总体来看,里氏木霉在分解矿化玉米秸秆中纤维素和木质素的同时,可以有效促进玉米秸秆向腐殖质的转化,其形成的HAL的结构变化支持了多酚学说。里氏木霉培养下的HAL可随着腐殖化培养时间的增加,与土壤HA的结构特征差异持续缩小,逐渐具有特异性。     

不同类型土壤胡敏素组成的研究

胡敏素(HM)是腐殖物质的主要组成部分,在碳截获、土壤结构、养分保持、生物地球化学循环等方面都占有重要的作用.采用Pallo修改法对HM进行了分组,将其分为铁结合胡敏素(HMi)、粘粒结合胡敏素(HMc)和不溶性胡敏素(HMr).并将这三种物质定义为HM的组成,同时把HMi/HMc和(HMi HMc)/HM作为HM组成的表征指标.研究了不同类型土壤的HM组成.结果表明:不同类型土壤中HM各组分含量.HMi/HMc,(HMi HMc)/HM,△lgk均各不相同;(HMi HMc)/HM>20%;除黑钙土外,HMi/HMc>1,且HM组成中HMr含量最多,HMi其次,HMc最少;HMi相对数量为黑土最高,黑钙土最低,HMc相对数量为黑钙土最高,棕壤最低,HMr相对数量为水稻土最高,黑土最低.在不同类型土壤(水稻土除外)中可溶性HM组分的△lgk值为HMi>HMc,HMi的分子结构比HMc的简单,而且棕壤HMi,HMc的△lgk值均最高,结构最简单.     

土壤腐殖物质形成转化与结构特征研究进展

土壤有机质(SOM)是极为重要和复杂的天然有机物,从化学本质出发,SOM包括腐殖物质(HS)和非腐殖物质两个主要部分。HS是土壤SOM的主体,在土壤养分循环和碳截获方面具有重要作用。SOM的重要性和复杂性共存,这是激励研究者勇于探索的不竭动力。为了能够更好地了解土壤HS,本文对HS及其组分的形成转化及稳定性(包括形成顺序、相互转化、驱动因素、同位素分异、热力学稳定性等),化学组成和结构特征(包括HS组分的提取、分组、纯化、结构表征等),人为措施响应规律(包括耕作、施肥、土地利用的影响)的研究现状进行了回顾和总结,同时提出今后HS研究中要进一步应用先进技术、重新重视HS化学分组研究、进一步认识HS结构特征,以及探索HS形成转化机制及其与农业措施的关系。     

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。     

长期微区试验模拟不同土地利用方式对黑土有机碳与腐殖质组成的影响

为了研究裸地（BS）、植被自然生长地（NG）、秸秆还田裸地（BS+CS）和秸秆还田玉米用地（CS）土壤有机碳和腐殖质组分的变化,以吉林农业大学试验田黑土区12年长期微区试验处理下的土壤为研究对象,研究不同土地利用方式对黑土有机碳及腐殖质组分的影响。结果表明：土壤有机碳含量为NG>CS>BS>BS+CS,植被自然生长地和秸秆还田玉米用地有利于提高土壤有机碳含量。NG土壤可提取腐殖质（HE）、胡敏酸（HA）、富里酸（FA）和胡敏素（HM）含量较高,CS土壤HA次之。不同土地利用方式土壤中各腐殖质组分占有机碳的比例为富里酸碳（FAC）<胡敏酸碳（HAC）<胡敏素碳（HMC）。CS土壤腐殖化程度在表层最大,BS在亚表层土壤腐殖化程度明显加快。NG有利于表层土壤HA在土壤有机碳比例的增加,NG不利于表层土壤FA相对含量的增加,CS处理较BS高。植被自然生长地（NG）亚表层土壤FA相对含量降低,秸秆还田玉米用地（CS）提高了土壤HM的相对含量。总的来说,植被自然生长地和秸秆还田用地有利于土壤有机碳和腐殖质组分碳含量的增加,土壤腐殖质化进程加快,但不利于增加土壤腐殖质在...     

秸秆深层还田对玉米根系及产量的影响

针对辽西地区土壤耕层变浅和秸秆浅旋还田造成的土壤漏风跑墒等问题,实施秸秆机械化深层还田与常规耕作(CK)对比试验,测定玉米根系生长状况。结果表明,秸秆深层还田能够增强玉米扎根性能,扩展根系分布空间,扎根深度增加5～10 cm,根系分布空间扩大6000(初生节根)～154500(次生根)cm3;秸秆深层还田的次生根数目明显高于CK,且CK根系主要分布在10～20 cm土层深度,秸秆深松还田处理根系则集中分布在21～30 cm土层深度;秸秆深层还田处理与CK相比玉米产量提高18.16%,差异显著。     

不同氧气条件对玉米秸秆在土壤中腐殖化的影响

研究了实验室模拟条件下添加玉米秸秆对土壤中各有机质组分数量的影响以及不同氧气体积分数对玉米秸秆在土壤中腐殖化进程的影响.结果表明:添加玉米秸秆对土壤有机碳(SOC)、水溶性有机碳(wSOC)、胡敏酸(HA)和富里酸(FA)数量的增加有明显作用;高氧和低氧环境均有利于玉米秸秆在土壤中腐殖化的进行;高氧条件有利于腐殖化初期FA的生成,但持续高氧环境不利于FA的积累;在腐殖化后期,高氧条件使FA大量转化为HA并使得HA大量积累.     

长期施肥对黑土团聚体中腐殖物质组成的影响

腐殖物质(HS)是土壤有机质的主体,在土壤固碳方面具有重要作用[1],近些年来,在土壤有机质化学研究中越来越受到重视。团聚体是土壤有机质(SOM)分解转化和HS形成的最主要“场所”,土壤中的一切生物化学活动均在这一骨架内进行(包括土壤腐殖化作用)。在正常的或特定的条件下,不仅微生物主导的腐殖化作用需要合适的“场所”,而且所形成的HS也只有在合适的“场所”或者说与土壤矿质部分相结合才能长时间保存[2-3]。这种“场所”或者说有机无机结合状况,是制约整个土壤固碳反应的关键。但至今为止关于这种“场所”(团聚体)的固碳机制尚不清楚,特别是很少注重HS化学方面。团聚体和HS二者关系密切,不可分割。可以假     

添加玉米秸秆对黑土团聚体碳氮分布的影响

通过室内模拟实验,研究了黑土添加玉米秸秆对团聚体组成、有机碳、氮及净积累有机碳、氮在不同粒径团聚体中的分布和碳、氮贮量的影响,探讨不同粒径团聚体对土壤固碳和肥力的贡献份额.研究结果表明:未添加玉米秸秆黑土,0.25～0.053 mm微团聚体含量最多,>2 mm大团聚体最少;土壤有机碳、氮主要分布在>2 mm和2～0.25 mm团聚体中;2～0.25 mm和0.25～0.053 mm团聚体中土壤有机碳、氮贮量最高.黑土添加玉米秸秆360 d期间,促进了土壤的团聚作用,>2 mm大团聚体成为优势粒级;土壤有机碳和净积累有机碳主要分布在>2 mm团聚体中,0.25～0.053 mm团聚体中分布最少;全氯和净积累氮主要分布在>2 mm和<0.053 mm团聚体中;土壤有机碳、氮贮量随着团聚体粒径的增大而增加.     

秸秆深还对土壤水分转移及产量的影响

采用田间试验方法,将玉米秸秆切段、粗粉碎、细粉碎、细粉碎后压粒和细粉碎后氨化处理,研究玉米秸秆深施还田对土壤水分转移及产量的影响。结果表明,秸秆粉碎程度越细,吸水能力越强,深施后土壤渗水速度越快;粉碎的秸秆较其他处理更能促进土壤水分竖直方向转移;各处理的蓄水能力表现为粉碎状秸秆处理段状秸秆处理CK(不施秸秆),且细粉碎、细粉碎后氨化处理在还田初期就能呈现出明显的蓄水效果;秸秆粉碎状态越细,深施后土壤容重减小的速度和幅度越大,细粉碎处理和细粉碎后氨化处理能在还田初期对减小土壤容重产生明显作用,播种后25 d,土壤容重减小幅度最大,分别达0.052和0.045 g/cm3;秸秆深施还田有效提高玉米产量,产量排序为细粉碎细粉碎后氨化处理粗粉碎细粉碎后压粒秸秆切段CK(不施秸秆),其中细粉碎处理对玉米产量的增加影响最明显。