施用有机肥料对土壤胡敏酸结构特征的影响──胡敏酸的光学性质

本工作通过田间试验和模拟试验研究了施用有机物料对棕壤、草甸土和水稻土中胡敏酸光学性质的影响。结果表明，施用有机物料后使土壤胡敏酸的吸光值和相对色度下降，色调系数升高，甚至发生类型改变。还使胡敏酸紫外２８５ｎｍ和红外２９２０ｃｍ＾－１吸收增强，１７２０ｃｍ＾－１和萤光强度减弱，激发光谱最大强度波长紫移。说明胡敏酸的分子结构变得脂族化，简单化和年轻化。两种有机物料相比，玉米秸杆对胡敏酸的木质素特征作用     

黄土区土壤长期施肥对胡敏酸结构特征的影响

从黄土区长期肥料定位试验地中采集土壤样品,分离纯化胡敏酸,室内分析其化学性质、热分解特性和红外光谱特征。结果表明:长期施用化肥和有机肥均能不同程度地提高土壤胡敏酸分子的氮素含量,降低碳素含量,使其脂肪族侧链增多,芳香核结构减少,芳构化程度降低,向着简单化、年轻化方向发展。有机肥作用效果大于化肥。     

施用猪粪对棕壤胡敏酸和富里酸热力学参数的影响

应用Vodyanitsky提出的方法，根据元素组成数据，计算了施用猪粪对棕壤胡敏酸(HA)、富里酸(FA)热力学参数的影响。结果表明，HA、FA的形成都是自发进行的放热反应；与HA相比，FA的能态较低，分子结构有序度和热稳定性较高；FA在土壤中比HA更容易形成。施用猪粪后，HA、FA的能态降低，分子结构有序度和热稳定性也降低，形成的自发性减弱且放热量减少，这些与它们元素组成的变化有关。     

不同气候带水稻土有机碳δ13C及胡敏酸结构特征变化

选取位于吉林龙井、河南封丘、浙江慈溪和江西进贤的4种水稻土剖面,分析比较了不同气候带水稻土剖面和各粒级复合体的有机碳及其δ13C值的分布特征,探讨了不同水稻土胡敏酸结构和功能基团构成的差异,旨在为深入研究水稻土有机碳动态变化和运转机理提供参考依据。结果表明:不同气候带水稻土剖面中,有机碳δ13C值均随着土层深度的增加逐渐升高;样点位置愈往北,水稻土表层有机碳δ13C值愈高。各样点水稻土表层有机碳主要集中在<10μm复合体部分,其有机碳分配系数均大于50%。水稻土不同粒级复合体δ13C值随着粒级的减小不断升高,高δ13C的老碳在细粒中富集;水稻土表层<10μm复合体中有机碳的降解程度为:封丘>慈溪>进贤>龙井。各样点水稻土胡敏酸结构大致相似,封丘和龙井的水稻土胡敏酸含有较多CO基团,氧化程度较高,另外,其胡敏酸的芳化度和聚合程度也高于慈溪和进贤的水稻土。     

胡敏酸对土壤和矿物粘粒分散的影响

研究了土壤胡敏酸(Humic acid)对红壤和黄棕壤以及高岭矿和蒙脱矿粘粒分散的影响。研究结果表明：土壤HA对Na⁺饱和的土壤及矿物粘粒分散作用很大。用H₂O₂除去土壤有机质后,粘粒分散明显下降。然而,添加少量HA后,又能显著地提高粘粒的分散性。这种现象在两种土壤中,红壤表现更为突出。Na⁺饱和的高岭矿粘粒分散性很差,而蒙脱矿粘粒分散性很强,这与它们所带电荷量有关。但是,添加少量HA后,高岭矿粘粒分散性急剧提高,而蒙脱矿的变化却很小。试验结果进一步表明：有机质HA对土壤和矿物粘粒分散作用受矿物类型的影响。     

开垦年限对稻田土壤腐殖质组成和胡敏酸结构特征的影响

以吉林省磐石市朝阳山镇青山村开垦年限分别为5 a、20 a和50 a的稻田土壤为研究对象,研究了0~15 cm和15~30 cm土层的土壤有机碳含量(SOC)、水溶性物质(WSS)、富里酸(FA)、胡敏酸(HA)和胡敏素(Hu)组成和HA结构特征及土壤养分含量的变化。结果表明:随稻田开垦年限增加(5~50 a),表层(0~15 cm)与亚表层(15~30 cm)土壤变化如下:(1)电导率分别增加74.8%和113.7%,p H均基本稳定。土壤速效氮、有效磷和速效钾含量分别增加0.24%、15.8%、29.7%和1.33%、6.92%、14.7%。(2)有机碳总量分别增加42.1%和47.9%,WSS、HA和Hu含量分别增加28.4%、51.9%、76.2%和87.7%、84.9%、70.1%,而FA含量分别下降了9.2%和1.74%。说明稻田耕作年限越长越有利于土壤有机碳的积累。(3)胡敏酸占腐殖质的比例(PQ)值均增大,土壤腐殖化程度加深。(4)HA的氢碳元素物质的量之比(H/C)、色调系数(?lg K)、半定量分析得红外光谱在2 920和1 720峰处吸收强度之比(E2 920/1 720)与在2 920和1 620峰处吸收强度之比(E2 920/1 620)均减小,HA分子芳化度增强,缩合度上升,结构变得复杂。     

长期施有机肥和化肥对潮土胡敏酸结构特征的影响

以河南封丘长期肥料试验为平台,选择有机肥(OM)、化肥NPK(NPK)和不施肥(CK)3种处理,研究了不同施肥措施对潮土胡敏酸(HA)结构特征的影响。HA样品经提取纯化后,采用一系列固态~(13)C核磁共振(NMR)技术并结合元素分析和稳定碳同位素(δ~(13)C)技术对其结构进行定量表征。其中NMR技术包括高速多重倾斜幅度交叉极化/魔角自旋(multiCP/MAS)、偶极相移、化学位移各向异性过滤和质子碳编辑技术。结果表明:长期施有机肥和NPK肥增加了HA的饱和程度、氧化程度和极性,但缩合程度降低;HA的δ~(13)C值降低,表明有新的有机碳进入HA中。潮土HA以脂肪族化合物为主,烷基比例最高,占全碳的24.1%~26.3%;δ64~44处同时存在含氮烷基和甲氧基,且含氮烷基比例更高;另外异头碳和烷氧基中的非质子碳比例均很低。HA的芳香族成分中,δ142~113芳香碳以质子碳为主,且有少量质子芳香碳存在于δ113~93。结果还表明施肥均降低了HA的羧基和δ142~113芳香碳比例,增加了烷氧基和甲氧基比例;施有机肥还增加了酚碳和含氮烷基比例,降低了烷基比例。本研究表明长期施用有机肥和NPK肥使潮土HA结构向着疏水性程度和分解程度降低的方向发展;OM和NPK处理均使糖类物质增加,OM处理还使木质素和多肽增加,脂类物质降低。不同施肥模式下HA的形成机制不同。     

秸秆深还不同年限对黑土腐殖质组成和胡敏酸结构特征的影响

秸秆深还(Corn stover deep incorporation,CSDI)指将作物秸秆深埋于土壤亚表层20~40 cm深处,用以解决秸秆焚烧和土壤肥力退化的可持续利用模式。本文以吉林农业大学玉米连作耕地试验田未施用秸秆和秸秆深还不同年限的土壤为研究对象,设置CK、CSDI(2014)、CSDI(2013)和CSDI(2012)共4种处理,分别代表未施入秸秆、2014年秸秆深还(深还第1年)、2013年秸秆深还(深还第2年)、2012年秸秆深还(深还第3年),研究秸秆深还不同年限对黑土腐殖质组成和胡敏酸结构特征的影响。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),国际腐殖质协会(International Humic Substances Society,IHSS)推荐的方法提取HA样品,通过元素组成、红外光谱和差热分析测定HA结构。结果表明:与CK相比,秸秆深还1年后显著提高了土壤和腐殖质各组分有机碳含量,亚表层累积效果更明显,其土壤有机碳(SOC)、HA、FA和HM有机碳含量分别增加了23.7%、30.5%、27.3%和46.1%,但PQ值(HA在可提取腐殖物质的比例)没有显著变化;HA氧化度和缩合度降低明显,表层和亚表层(O+S)/C比值分别降低14.31%和14.68%,H/C比值分别增加27.74%和28.86%,脂族链烃和芳香碳含量增加,热稳定性降低,HA结构趋于简单化。随着年限增加,深还3年后SOC、FA和HM有机碳含量呈下降趋势,HA有机碳含量呈上升趋势,PQ值变化显著,HA缩合度、氧化度呈上升趋势,脂族性减弱,芳香性增强,HA结构趋于复杂化。说明随着年限增加,秸秆不断矿化分解,秸秆深还对土壤腐殖质组成和结构特征的影响效果减弱。     

添加玉米秸秆培养对土壤团聚体胡敏酸数量和结构特征的影响

利用湿筛法进行土壤团聚体分组(>2、2～0.25、0.25～0.053、<0.053 mm粒级),研究了其添加不同用量玉米秸秆,25℃恒温室内培养对团聚体中胡敏酸数量和结构特征的影响。结果表明:添加玉米秸秆培养后,土壤团聚体2～0.25 mm和>2 mm粒级成为优势粒级,平均含量分别占51.41%和34.12%,其全碳含量为10.15～25.74 g kg-1,胡敏酸(HA)绝对含量为4.06～5.79 g kg-1,明显高于对照CK的9.79～10.48 g kg-1和3.70 g kg-1,并随玉米秸秆用量的增加而增大;各处理胡敏酸C/H及高温/中温比值均低于CK处理,并随玉米秸秆用量的增加逐渐减小,说明随玉米秸秆用量的增加使HA分子缩合度降低,结构趋于简单化。     

秸秆深还对土壤腐殖质组成和胡敏酸结构特征的影响

以辽宁省阜新县试验基地培肥3年的草甸褐土为研究对象,设CK(不施秸秆)和CS(秸秆深还施用量为24 000 kg hm-2)2个处理,每个处理随机选取3个采样点,采集深度为0～20 cm和20～40 cm。采用腐殖质组成修改法提取水溶性物质(WSS)、胡敏酸(HA)、富里酸(FA)和胡敏素(Hu),研究秸秆深还对土壤腐殖质各组分含量的影响,并提取土壤胡敏酸(HA)固体样品进行结构表征。研究表明:秸秆深还更有助于表层土壤及其各腐殖质组分WSS、HA、FA和Hu有机碳含量的积累,分别较CK增加了33.11%、26.39%、11.09%、9.197%和18.55%,亚表层土壤WSS有机碳含量变化不显著,但HA和Hu的含碳量降低;表层和亚表层土壤PQ值的变化不显著;表层和亚表层土壤HA,缩合度变大,分子结构变复杂,芳香结构增加,热稳定性相对提高,亚表层土壤HA脂族结构稳定性增强。     

土壤含水量和胡敏酸对有机氯农药降解的影响

尽管我国从1983年就开始禁用有机氯农药，但环境中仍有大量残留存在。土壤中污染物的残留是吸附、降解和迁移等各种理化作用和生物作用的综合结果，其中降解是制约其残留量的关键过程。大量研究表明，影响土壤中农药降解的主要环境因素包括土壤有机质、土壤温度、土壤pH和土壤含水量等，因为这些因素显著影响着土壤微生物的数量和活性。微生物代谢所需的营养物质有一部分来自农药和土壤有机质，土壤中微生物对其降解起着重要作用。胡敏酸（HA）是土壤有机质的主要组分，因此以HA代表土壤有机质对农药降解的影响是合理的，也有很多关于HA对农药在土壤中吸附等环境行为影响的研究报道。     

黄土高原不同林型对土壤腐殖质组成及胡敏酸性质影响的研究

不同林型下土壤腐殖质研究表明:(1)当年枯枝落叶及表层土壤C/N值均以油松林地最大,沙棘林地最低;表层土壤C/N值与林龄、枯枝落叶C/N呈正相关,与枯枝落叶灰分含量呈负相关。(2)剖面中腐殖酸、胡敏酸、富里酸各平均值为白桦林地>辽东栎林地>辽东栎×山杨林地>山杨林地>沙棘林地>油松林地,即阔叶乔木林地>灌木林地>针叶林地;胡敏素平均值大小顺序与此完全相反。(3)表层土壤胡敏酸芳构化程度在子午岭的为:白桦林地>辽东栎林地>辽东栎×山杨林地>山杨林地>油松林地>沙棘林地;六盘山为:山杨林地>辽东栎林地。剖面芳构化程度为:三层>二层>一层。     

胡敏酸对钾素耗竭土壤固定外源钾的影响

通过室内恒湿和干湿交替培养试验,研究了钾素受到生物耗竭的耕地棕壤对外源钾的固定特征和施用胡敏酸后对土壤固钾作用的影响。结果表明,在保持土壤处于饱和含水量的恒湿条件下,施用外源钾(K)483. 7mgkg-1,经过一天培养土壤的固钾量和固钾率分别达到265. 8mgkg-1和54. 95%,第3天土壤的固钾量达到最大值,为268. 0mgkg-1,再继续恒湿培养,土壤的固钾量有小幅度降低的趋势。然而,恒湿培养4天以后再经过风干1天,土壤的固钾量呈大幅度升高,固钾率提高30. 31%;在恒湿和干湿交替条件下培养,施用胡敏酸对土壤固钾状况的影响不同:施用胡敏酸不仅没有表现出降低土壤固钾量的作用,反而在第3个干湿交替循环周期结束后提高了土壤的固钾量,但在恒湿条件下施用胡敏酸表现出降低土壤固钾量的作用,与对照之间的差异达到了显著水平。     

15N-绿肥和15N-硫铵对土壤有机无机复合体中碳氮的影响

应用¹⁵N示踪技术研究了硫铵和绿肥对土壤碳、氮的影响。结果表明,它们能增加土壤重组碳、氮和紧结态碳、氮,重组中的¹⁵N集中于紧结态腐殖质中,碳、氮的累积量都是施绿肥比施硫铵的为多。各施肥处理的松结态碳、氮在稻季累积,麦季释放,紧结态氮有一部分释放。氮素的下降幅度是松结态氮大于紧结态氮,绿肥处理大于硫铵处理,¹⁵N量大于全氮量。     

不同施肥条件与年限对土壤胡敏酸能态及热分解特性的影响

氧弹量热计测定结果表明，不同施肥条件土壤胡敏酸热值呈现堆肥＞秸杆＞化肥＞无肥＞休闲的顺序，各施肥处理定位试验１０年的胡敏酸能态比４年者为低。     

苜蓿培肥对灰漠土养分及胡敏酸特性的影响

通过荒地和苜蓿地土壤养分、土壤胡敏酸热解特性和红外光谱特征的比较，研究了灰漠土上种植苜蓿培肥对土壤养分和土壤有机质特性的影响。结果表明，种植苜蓿可以增加土壤有机质、全N和碱解N的含量，但速效磷和速效钾含量则下降，土壤pH不变。苜蓿地胡敏酸的脂肪族侧链较多，胡敏酸较年轻，而荒地胡敏酸侧链较少，胡敏酸相对较老。苜蓿地胡敏酸的脂族性强于荒地。种植苜蓿培肥后土壤胡敏酸变得简单化和年轻化。     

特定pH条件下Ca2+/Cu2+引发胡敏酸胶体凝聚的比较研究

土壤腐殖质颗粒与金属离子间的相互作用深刻地影响着土壤中的微观过程和宏观现象的发生。而胡敏酸是土壤腐殖质的主要组成物质,本文利用光散射技术研究了不同浓度的Ca(NO3)2和Cu(NO3)2溶液中胡敏酸胶体颗粒的凝聚过程和形成凝聚体的结构,并在此基础上进行比较分析。结果表明:由于Ca2+和Cu2+在带电胶体表面的吸附方式不同而对胡敏酸胶体的凝聚的影响表现出很大差异。(1)散射光强的稳定与否可以反映体系的稳定性,Ca(NO3)2体系中散射光强可以在较宽的电解质浓度范围从0 mmol L-1至20 mmol L-1内保持稳定,而Cu(NO3)2体系中光强稳定的电解质浓度范围较窄,只有0 mmol L-1至3 mmol L-1。(2)随电解质浓度的提高,两种电解质体系中凝聚体的有效粒径随时间先呈线性增长再呈幂函数增长,但胡敏酸胶体凝聚过程对Cu(NO3)2体系浓度变化的敏感性远大于Ca(NO3)2体系,并且1 mmol L-1Cu2+吸附下胡敏酸胶体的凝聚速率为69.55 nm min-1,近乎是7.5 mmol L-1Ca2+吸附下凝聚速率23.94 nm min-1的3倍,可见Cu2+作用下颗粒的平均凝聚速率远远高于Ca2+作用的情况。(3)Ca(NO3)2体系中,电解质浓度越高形成凝聚体的结构越开放,但放置50 d后分形维数变小,结构变得更加疏松,说明该凝聚过程具有可逆性;而Cu2+作用下形成的凝聚体初期结构开放度较高,在放置50 d后分形维数变大,结构更加致密紧实,说明该凝聚过程具有不可逆性。这些信息为研究腐殖质超分子聚合物的形成机制提供了新思路。     

外源胡敏酸对土壤有机质组分变化的影响及其与茶树铅有效性的关系

盆栽试验分析了胡敏酸输入土壤6个月后茶树根际和非根际土壤有机质SOM及其组分,包括水溶性物质WSS、富啡酸FA、胡敏酸HA以及土壤微生物生物量SMB的变化,并对不同土壤有机质组分碳含量和茶树不同组织铅含量作了相关性分析。外源胡敏酸设置3个浓度水平（0、300、600 mg kg-1）,铅设置2个浓度水平（0、300 mg kg-1）,试验共有6个处理。茶苗置于温室培养,6个月后分新叶、老叶、新茎、老茎、根收获。结果表明：根际并非总是富含有机质,未加铅处理根际SOM含量低于非根际;而加铅处理根际SOM含量高于非根际。HA加入土壤能够显著增加根际和非根际SOM和SMB的含量,但是加铅处理和不加铅处理增加幅度不同。高浓度HA显著增加了根际FA的含量,可能是HA部分裂解所致。非根际有机质各组分与茶树铅含量无显著相关关系;根际SOM、HA和茶树不同组织铅含量没有显著相关关系。根际WSS、FA与茶树嫩叶、老叶、嫩茎、老茎以及根部铅含量均存在显著或极显著正相关关系;而根际SMB与茶树各个组织铅含量存在显著负相关关系。总之,胡敏酸施入土壤改变了土壤有机质及其各个组分的含量,而根际某些土壤有机质组分的改变又显著影响了茶树不同组织铅的吸收和分布。     

农田生态条件对灰漠土养分及胡敏酸特性的影响

通过比较荒地和玉米地土壤养分、胡敏酸热解特性和红外光谱特征,研究了灰漠土农田生态条件对土壤养分和有机质特性的影响。结果表明,种植玉米增加土壤有机质、全N、全P、全K、缓效钾和碱解氮的含量,但使速效磷和速效钾含量下降,土壤pH略有下降。荒地土壤胡敏酸的脂肪族侧链较多,胡敏酸较年轻,而玉米地土壤胡敏酸侧链较少,胡敏酸相对较老。荒地土壤胡敏酸的脂族性强于玉米地。农田生态条件使土壤胡敏酸老化。     

溶液体系中非生物因素对胡敏酸还原汞的影响

As a global pollutant process,the reduction of mercury(Hg)is especially important.One pathway is through an abiotic reduction with humic acids(HAs),which is controlled by different factors,including initial Hg and HA concentrations,pH,temperature and light.In this study,three humic acids were selected to illustrate the Hg~(2+)abiotic reduction mechanisms by HAs,and to identify the key limiting factors for reduction rates and amounts.In addition,the initial status of the HAs as a solid or in an aqueous solution were also compared,to help explain why HAs show different dominant characteristics(e.g.complexation or reduction)in the reaction process with Hg.Results indicated that HAs were able to reduce Hg abiotically.Higher initial Hg,higher HA concentrations and either high(8.1)or low(3.6)solution pH decreased the HA reduction capacity.In addition,Hg°production rates increased with increasing temperature,and the same trend was observed with light exposure.Humic acids added as an aqueous solution resulted in significantly greater Hg°production than addition as a bulk solid.Finally,the Hg reduction rate and capacity varied significantly(P0.05)with HAs from different sources.These findings helped to explain why HAs showed different dominant characteristics(e.g.complexation or reduction)in the reaction process with Hg,and evidentially demonstrated the existence of a possible pathway of Hg~(2+)reduction,which indicated that humic substances in natural environments,especially in water bodies,could act either as a sink or a source for Hg.