不同CO2浓度对玉米秸秆分解期间土壤腐殖质形成的影响

以往人们较多的研究了土壤有机碳与温室气体的源、汇关系问题,却很少研究温室气体对土壤有机碳本身分解转化和各组分性质的影响。为了探讨CO2浓度升高对腐殖物质形成转化的作用,本文通过室内人为高浓度CO2的培养试验,用腐殖质组成修改法研究了玉米秸秆分解期间（1~180d）土壤总有机碳（TOC）、水溶性物质（WSS）、碱提取腐殖物质（HE）、胡敏酸（HA）和胡敏素（HM）数量的动态变化规律及不同CO2浓度对有机碳各组分形成与转化的影响。结果表明：玉米秸秆分解期间,“新形成”的净TOC逐渐降低,净HE表现为先增加而后下降的趋势,HM的绝对数量逐渐下降。可提取腐殖物质中HA的比例（PQ）先增加后下降,最终趋于平稳,说明最初富里酸（FA）的形成速度大于HA,随培养时间的延长,FA和HA经历了一段相互转化的过程,最终达到动态平衡。30%CO2浓度（V/V）处理的TOC、WSS、HE和HM数量明显高于3%CO2浓度处理和正常CO2浓度（0.0375%）处理,其中WSS和HM反应更为敏感。但3%CO2浓度处理与正常CO2浓度处理的差异不明显。可提取腐殖物质的PQ的顺序是30%CO2浓度处理〉3%CO2浓度处理〉正常CO2浓度处理,说明CO2浓度增加更有利于FA而不利于HA的形成和稳定。     

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.     

集约经营对山核桃林地土壤腐殖质组分碳含量的影响

[目的]研究并探讨土壤腐殖质各组分碳含量的变化规律,为山核桃林地土壤管理提供理论依据。[方法]采集并分析山核桃林经营历史为5,10,15,20a的土壤样品的土壤腐殖质各组分碳含量,并与天然混交林(0a)进行比较。[结果]与天然山核桃—阔叶混交林(0a)相比,随着经营历史的延长,林地土壤腐殖质各组分碳含量的变化主要发生在表层(0—10cm),胡敏酸碳、富里酸碳和胡敏素碳含量均下降。与0a相比,集约经营5a后胡敏酸碳、富里酸碳和胡敏素碳含量分别下降了42.8%,23.9%和21.2%,而集约经营20a后,分别下降了45.3%,39.0%,32.3%。集约经营20a后,亚表层(10—30cm)土壤胡敏素碳含量上升了94.2%。[结论]集约经营降低了山核桃林地土壤表层和亚表层的胡敏酸碳和富里酸碳含量,同时也降低了表层土壤胡敏素碳含量,而提高了亚表层土壤胡敏素碳含量。     

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     

高寒沼泽湿地退化过程中土壤腐殖质变化特征的研究

本试验选择黄河源区果洛州玛沁县大武滩不同退化高寒沼泽湿地为研究对象,分层采集冻融丘和丘间土壤样品,分析退化过程中土壤腐殖质变化以及相关的环境因子。结果表明:冻融丘和丘间土壤腐殖质随着退化程度的加剧而下降,冻融丘腐殖质碳、胡敏素和胡敏酸未退化与轻度退化、重度退化差异显著(P<0.05),对退化较丘间敏感;冻融丘和丘间的腐殖质碳、胡敏酸、富里酸和胡敏素含量与土壤含水量、总氮呈显著正相关(P<0.05),冻融丘土壤腐殖质组分与容重呈显著负相关(P＜0.01);冻融丘中纤维二糖水解酶(CBH)、β-1,4-木糖苷酶(BXYL)、α-1,4-葡萄糖苷酶(αG)、β-1,4-葡萄糖苷酶(BG)、亮氨酸肽酶(LAP)、β-1,4-N-乙酰基氨基葡萄糖苷酶(NAG)和脲酶(UR)对胡敏素形成具有显著的促进作用,丘间酶活性对土壤腐殖质的形成具有显著的促进作用。综上所述,高寒沼泽湿地退化导致土壤腐殖质减少,致使碳功能的下降,土壤水分、全氮和土壤酶有利于湿地土壤腐殖质的形成,建议在高寒沼泽湿地修复中加强土壤水分和有机肥的补充。     

黑土团聚体与颗粒中碳、氮含量及腐殖质组成的比较

【目的】研究黑土不同粒级团聚体和颗粒中的碳、氮及腐殖质组分含量,并分析、比较土壤团聚体与土壤颗粒中腐殖质相互关系。【方法】以黑土区连续9年的耕作试验为平台,采用湿筛法分离土壤团聚体,超声波方法分离土壤颗粒,分别测定不同粒级团聚体和土壤颗粒中的碳、氮、胡敏酸（HA）、富里酸（FA）、铁结合胡敏素（Hi）、黏粒结合胡敏素（Hc）和不溶性胡敏素（Hr）的含量。【结果】＞53 μm粒级颗粒中的碳、氮以及HA、FA、Hi和Hc的含量明显低于＜53 μm粒级颗粒,而＞53 μm和＜53 μm粒级团聚体中的碳、氮以及HA、FA、Hi和Hc的含量则基本处于同一水平。因此,形成团聚体的过程,弱化了粒级之间有机质的差异。相同粒级比较,在＞53 μm粒级中,团聚体比颗粒含有更多的腐殖质,且PQ值和腐殖质化程度大于颗粒;但在＜53 μm粒级中,团聚体和颗粒中腐殖质的含量和PQ值则处于同一水平,说明在较大粒级中,由于同样也包含了小颗粒的作用,强化了团聚体与颗粒中有机质的差异。【结论】土壤团聚体与土壤颗粒中碳、氮以及腐殖质各组分含量随粒级变化的规律存在着明显差异。不同粒级土壤颗粒中有机质的含量差异及其腐殖化程度差异会随着团聚化作用减弱。     

长期不施肥土壤团聚体中胡敏素的分布特征

本文研究了长期不施肥土壤团聚体中胡敏素的含量以及光学性质,结果表明,长期不施肥土壤团聚体中HMr含量随粒级的减小而降低。不同粒级相比0.25～0.053 mm粒级HMi的含量最低。HMi/HMc比值表现为<0.053 mm粒级的最高。随粒级的减小HMi的E4/E6比值降低,<0.053 mm粒级团聚体中HMi的分子质量大,缩合度高,结构复杂。     

土壤腐殖物质组分结合态磷素有效性的研究

以棕色针叶林土、暗棕壤和黄棕壤为供试土壤,采用常规的碱（0.1 mol L?1 NaOH + 0.1 mol L?1 Na₄P₂O₇）提取液酸化法分离出胡敏酸（HA）,碱不溶性的粗胡敏素（CHU）再经10%HF-HCl处理得到去除矿质灰分后纯化的胡敏素（PHU）;利用酶水解和紫外照射方法,分析了上述各腐殖物质组分结合态磷素的有效性。结果表明:供试腐殖物质组分中磷含量以HA最高,其次为PHU,而CHU最低;HA、CHU和PHU中分别有32.1% ~ 51.7%、17.2% ~ 28.5%和22.3% ~ 35.7%的磷是以活性无机磷的形式存在,而29.5% ~ 37.6%、20.6% ~ 31.1%和26.2% ~ 41.5%的磷是以活性有机磷的形式存在;活性有机磷中,类植酸态磷的比例（9.51% ~ 27.6%）最高,其次为简单单酯磷（5.89% ~ 13.7%）,而多核苷酸磷的比例（1.03% ~ 9.28%）最低;与未经紫外照射的样品相比,紫外照射合并酶水解使HA、CHU和PHU中活性磷的比例分别增加了0.90% ~ 3.77%、0.73% ~ 7.57%和0.69% ~ 3.91%;几种腐殖物质组分中,总活性磷的顺序为HA > PHU > CHU,而惰性磷的顺序则与之相反;总活性磷与Al含量呈显著负相关,而惰性磷则与Al含量呈显著正相关。上述结果说明,不同腐殖物质组分结合态磷素的有效性不同,其中HA结合态磷素的有效性最高,其次为PHU,而CHU结合态磷素的有效性最低,Al的存在能够抑制腐殖物质组分结合态磷素的有效性。     

土壤胡敏素结构特征及对铜离子的吸附特性

以棕壤和赤红壤为供试土壤,在对土壤胡敏素进行结构表征的基础上,采用批量平衡法研究不同反应温度下其对铜离子(Cu~(2+))的吸附动力学和热力学特征,利用同步辐射X-射线吸收光谱技术探测了Cu~(2+)在胡敏素表面吸附的微观局域结构。结果表明:与胡敏酸相比,胡敏素具有较高的脂族性和极性,但其分子中甲氧基碳、羰基碳、木质素类化合物和酚类化合物的比例较低;随溶液Cu~(2+)浓度、接触时间和反应温度的增加,胡敏素对Cu~(2+)的吸附量也增加;吸附动力学曲线符合假二级动力学方程,吸附过程是需要能量和吸热的缔合反应;吸附等温线符合Freundlich和Langmuir方程,吸附反应是自发、吸热和自由度增加的过程;与胡敏酸类似,胡敏素表面吸附态Cu~(2+)是以扭曲的八面体构型存在,第一配位层(Cu-O)由原子间距为1.91～1.97?的4个O原子构成,第二配位层(Cu-C)由原子间距为2.80～2.83?的2个C原子组成,证实Cu~(2+)主要以内层复合物形式吸附在胡敏素表面的有机官能团上。上述结果指出,尽管胡敏素的化学组成不同于胡敏酸,但Cu~(2+)在这两种腐殖物质组分表面的局域配位结构相似。