水解聚马来酸酐对森林暗棕壤和草地退化盐碱地土壤 胶体表面结构与组成的影响

水解聚马来酸酐(HPMA)能起到土壤改良的作用,进而促进种子萌发及植物生长,但是其与土壤相互作用的深层机理尚未阐明。基于此本文选用HPMA处理森林暗棕壤和草地退化盐碱地土壤胶体,并用激光粒径仪、原子力显微镜、扫描电镜、X射线衍射、红外光谱、X射线光电子能谱进行分析,探究HPMA对土壤胶体表面结构特征、矿物组成和有机组成的影响,旨在揭示HPMA对不同土壤胶体的影响差异的深层机理。结果显示,HPMA能够改良退化土壤的原因应该与其对土壤胶体表面结构特征、矿物结晶和有机化学元素组分的影响有关,但对森林暗棕壤和草地退化盐碱地土壤的影响存在明显差异。对于森林暗棕壤这种优质土壤,HPMA处理后,矿物质的结晶度有降低的趋势,但并没有产生强烈的化学反应,多数官能团趋向于增加,碳酸盐官能团降低幅度不是很大,约3%~8%,土壤胶体粒径增加了,其中表层增加了13.62%,深层增加了34.96%,但只有深层土壤达到显著水平。而对于草地退化盐碱地土壤,土壤胶体粒径显著增加(27.54%),达到了统计学显著水平(P0.05),除了石英相对结晶度降低了7.10%,其余都降低了30%以上,导致不同土壤矿物的晶粒尺寸显著增加了(水云母、蛭石、高岭石的晶粒尺寸分别增加101.37%、56.16%、50.76%),多数官能团的相对含量降低,其中碳酸盐官能团降低量最大,达到96.79%,这些使得土壤元素配比逐渐趋向于优质土壤(C:O=0.27;C:N=9.98;C:Si=0.91;O:Si=3.38;Si:N=10.93),这可能意味着HPMA与土壤胶体中的碳酸钙等不同土壤矿物发生了强烈的化学反应,从而影响了土壤晶粒结构和化学组成,进而起到土壤改良的作用。

HPMA Effects on Surface Structures and Colloids Composition of Dark-brown Forest Soils and Degraded Saline-alkali Grassland