玉米秸秆腐解过程的红外光谱研究

采用傅里叶变换红外光谱（ＦＴＩＲ）对玉米秸秆腐解过程进行了研究,由光谱变化的分析可见,随着腐解的进行,羟基,酮羰基,甲基,亚甲基和次甲基的含量逐渐降低,腐解产物的脂族性降低,芳香性趋于升高和增强,有机成分中的无机元素特别是硅释放出来,并以ＳｉＯ２等氧化物的形式逐渐积累,一些阳离子则形成羧酸盐和碳酸盐。羰基在腐解过程中皆形成羰酸盐。就秸秆中叶片和茎秆腐解变化的差异来说,叶片腐解产物中甲氧基的含量增加     

厌氧和好气条件下油菜秸秆腐解的红外光谱特征研究

采用尼龙网袋法,研究了油菜(Brassica campestris L.)秸秆在厌氧和好气条件下的腐解规律及其红外光谱特征。结果表明:油菜秸秆还田后,腐解速率表现为前期快、后期较慢的规律。在360 d培养时间内,厌氧和好气条件下的油菜秸秆腐解率分别为60.50%和68.20%,腐解速率常数(k)分别为0.004-d-1和0.010-d-1,腐解1/2时所需时间分别为229 d和117 d。在厌氧和好气条件下,油菜秸秆的碳释放率分别为70.33%和77.43%,厌氧条件下的释放速率常数(0.025-d-1)低于好气条件(0.026-d-1)。油菜秸秆中氮的释放率分别为82.20%和87.48%,油菜秸秆在厌氧条件下的氮残留量比其在好气条件下高38.25%,且达到显著性差异水平(P0.05)。厌氧条件下的氮残留率始终高于好气条件下,且在60~90 d培养期内差异最大。红外图谱分析显示,油菜秸秆腐解过程最明显的变化在波数为3 430~3 410 cm-1、2 930 cm-1处,吸收峰吸收强度降低,表明油菜秸秆的脂族性下降。在波数为1 740 cm-1、1 419~1 425 cm-1处的吸收峰吸收强度降低,表明油菜秸秆木质素含量下降,且厌氧条件下的吸收强度高于其在好气条件下,表明厌氧条件的木质素残留较多。结果表明,油菜秸秆中羟基、甲基、亚甲基含量随腐解时间延长而降低,碳水化合物减少,脂族性下降,芳构化程度增强。好气条件有利于秸秆中纤维素、半纤维素和脂肪族化合物的分解,提高其芳香性,对土壤碳、氮的补充作用更大。     

植物残体腐解过程腐解物热解特征的研究

本文差热，热重和微商热重分析技术，研究植物残体腐解过程能态的动态变化规律。结果表明，ＤＴＡ曲线上３３０℃放热峰是有机质热解的主要特征峰，用该峰的焓变（△Ｈ）大小表征有机残体能态的相对高低，得到有机残体腐解过程能动态变化特征为：在宏观整体上表现为放能过程，但在局部阶段呈现吸能与放能的交替。整个腐解过程依据能量变化特征，可依次划分为波动起伏－急剧下降－趋于平稳三个阶段。焓变与有机碳（％）呈极显著相关，     

水稻秸杆腐解过程溶解性有机质红外光谱研究

采用傅里叶红外光谱(FTIR)分析方法研究了水稻秸杆不同腐解阶段产生溶解性有机质(dissolvedorganic matter,DOM)及其分组组分的结构特征.结果表明,水稻秸杆腐解过程中DOM组成成分的变化呈现出明显的阶段性.在第0～3天,秸杆本身含有的糖类、氨基酸等小分子物质因微生物繁殖迅速消失;第3～ 63天,主要是秸杆中的半纤维素、纤维素的分解阶段,DOM组成中多糖类、烷烃类物质呈现起伏性变化;第63天后,主要是腐殖化阶段,DOM分子结构复杂化.各分组组分的结构特征有明显差异,且各组分均随腐解延长而发生变化,即多糖类物质减少,芳香族物质增多,分子结构复杂化.     

作物秸秆腐解过程中土壤微生物量的研究

研究了不同作物秸秆腐解过程中土壤微生物量Ｃ、Ｎ、Ｐ的变化,结果表明：当玉米、谷子、马铃薯和苜蓿秸秆施入土壤后,其微生物量Ｃ、Ｎ、Ｐ明显增高。不同的秸秆在腐解过程中微生物量Ｃ和Ｐ有相同的变化趋势,即施入秸秆后０～１５天快速增加,然后缓慢下降,４５天时降至最低。４５～６０天又出现一个上升阶段,之后又下降。不同秸秆的微生物量Ｎ差异较大。比较４种秸秆,在腐解的整个过程中土壤微生物量Ｃ表现为玉米〉谷子〉苜蓿     

大豆绿肥腐解特性研究

在田间条件下,采用埋入和覆盖尼龙袋子的方法,研究了大豆绿肥的腐解特征。结果表明,绿肥埋入和覆盖后随着时间的延长而逐渐分解,不同时间绿肥干物质量存在着显著差异。其腐解速率随着时间的延续而逐渐降低。大豆绿肥在种植玉米比不种植玉米的条件下腐解得快,在玉米施肥比玉米不施肥的条件下腐解得快,埋深10 cm比覆盖在地表腐解得快,但差异不显著。大豆绿肥使用量对其腐解速率几乎没有影响。大豆绿肥经过52 d的分解,在玉米施肥、不施肥和不种植玉米的条件下,其腐解率分别为59.63%、53.94%和43.61%。在整个腐解过程中,最初4 d腐解最快,8～16 d腐解速率中等,24 d至试验结束腐解最慢。3个阶段的腐解速率存在着显著差异。     

玉米秸秆腐解过程中形成胡敏酸的组成和结构研究

采用化学方法和谱学方法对玉米秸秆腐解生成胡敏酸（CCSR HA）的组成和结构进行了研究.结果表明,CCSR HA的碳组成可分成三个部分：脂肪族碳、芳香族碳和羧基碳,它们的含量分别为59.62%、26.94%和13.44%.CCSR HA主要的官能团包括羟基、烷基、羧基、酰胺基、苯环、烷氧基及碳水化合物结构,木质素残体是其骨架,碳水化合物结构或类糖结构及烷基片段是其主要组成单元.其类型属于Rp型胡敏酸.未腐解的玉米秸秆本身就含有类胡敏酸物质（OCSR HA）,OCSR HA和CCSR HA的官能团组成上有一定差异,后者结构中,甲基、亚甲基、次甲基、醚键官能团和酚羟基的含量降低,而酰胺成分、游离的羧基、甲氧基、碳水化合物组分相对含量升高,脂族性升高,芳香性降低,芳香度由初始的42.19降至腐解后的29.97,并且与无机物质的结合能力增强.就元素组成的变化看,CCSR HA中C和H元素的含量趋于降低,而N和O元素的含量趋于升高.CCSR HA同土壤胡敏酸相比,糖类结构含量较高,并且以片段的形式与水解木质素残体相连.羧基含量较低,但以不同的连接方式存在着.     

有机物料腐解过程胡敏酸的分级研究

采用培养试验,在研究玉米秸、绿豆秸、猪粪、羊粪4种有机物料腐解过程腐殖物质的组成(H/F比)、胡敏酸性质动态变化的基础上,利用酒精沉淀法对胡敏酸进行分级,研究了不同腐解期胡敏酸的级分组成变异。结果表明,有机物料腐解形成的胡敏酸以级分3、4、5所占比例较多,级分1、2相对较少。级分3在整个腐解过程明显增加;级分1、2前期有所波动,后期呈增加趋势,级分4、5以减小趋势为主。胡敏酸性质变化与其级分组成变化有密切关系。     

鸡粪腐解过程腐殖质结合态铜变化及其与铜淋失的关系

采用H2O、NaOH以及NaOH-Na4P2O7混合液3种浸提剂对不同腐解期鸡粪中的腐殖质结合态铜（HS-Cu）进行提取,在研究腐殖质碳和铜变化的基础上,通过粪肥淋溶试验,研究了铜淋失量变化以及与腐殖质结合态铜的关系。结果显示,鸡粪中以NaOH-Na4P2O7提取的HS-Cu最高,平均占粪肥全铜量的46.8%;其次是NaOH提取的HS-Cu,平均占全铜量的34.5%,H2O提取的HS-Cu最少,仅占全铜量的6%左右。随腐解进行,NaOH-Na4P2O7提取的HS-Cu逐渐增加,而NaOH提取的HS-Cu在腐解50d以前呈增加趋势,而50d以后变化不大;H2O提取的HS-Cu在腐解21d前明显增加,21d后则下降。NaOH-Na4P2O7提取的HS-Cu以胡敏酸结合态（HA-Cu）为主,H2O提取的HS-Cu则以富里酸结合态(FA-Cu)为主;NaOH提取的HS-Cu在腐解50d以前以FA-Cu为主,50d以后则以HA-Cu 为主。粪肥铜淋失量在腐解35d以前随腐解进行逐渐增加,35d以后有所降低;淋失量平均占全铜量的20%左右。铜淋失量与H2O、NaOH提取的HS-Cu或腐殖质碳呈显著正相关,而与NaOH-Na4P2O7提取的HS-Cu无相关。     

中国农田土壤中有机物料腐解特征的整合分析

整合1980年—2013年中国农田土壤有机物料腐解试验的相关文献,分析了华南、华北、西北和东北等典型农业区不同类型有机物料腐解一年后的残留率(h1)及其驱动因子。结果表明,中国不同有机物料h1平均为0.335 g g-1,受到物料类型、区域以及二者交互作用等因素的显著影响。总体上,h1在物料类型上呈绿肥秸秆根茬≈有机肥,在区域上呈华南≈华北西北≈东北。但h1的区域差异因物料类型而异。其中,绿肥、秸秆和根茬的h1均呈华北华南和东北,而有机肥的h1在各区域间差异不显著。同时,h1的物料类型差异也因区域而异。在湿润半湿润的华南、华北和东北地区,h1均呈根茬秸秆和绿肥;而在干旱半干旱的西北地区,受水分条件的限制,各物料类型间h1差异不显著。逐步回归结果显示,木质素与氮素含量之比(lignin∶N)是绿肥、秸秆和根茬腐解的首要影响因子,而年均温和干燥指数居于其次,表明农田土壤中植物性有机物料的腐解,物料性质较气候因子占主导。但对于腐解或半腐解状态的有机肥,其腐解已不受气候和物料性质的显著影响。此外,单一气候因子或物料性质对h1变异性的解释率往往不超过15%,气候和物料性质的综合解释率尚低于40%,表明要准确预测农田土壤有机物料的腐解过程,需要更多地重视区域或点位特征(例如,土壤理化和生物学性质等)的影响。     

Thermal destruction of soil water repellency and associated changes to soil organic matter as observed by FTIR spectroscopy

The heat generated during wildfires often leads to increases in soil water repellency. Above a critical heating threshold, however, its destruction occurs. Although the temperature thresholds for repellency destruction are relatively well established, little is known about the specific changes in the soil organic matter that are responsible for repellency destruction. Here we report on the analysis of initially water repellent surface soil samples (Dystric Cambisol, 0–5 cm depth) by transmission Fourier Transform Infrared (FTIR) spectroscopy analysis before and after destruction of its water repellency by heating to 225 °C in order to investigate heating-induced changes in soil organic matter (SOM) composition. Although assignment of absorption bands is made difficult by overlapping of some bands, it was possible to distinguish bands relevant for hydrophobicity of SOM in the soil before heat treatment. The most significant decrease in absorbance following water repellency destruction took place in the frequency area corresponding to stretching vibrations of aliphatic structures within SOM. The results suggest that besides a general decrease of SOM content during heating, the loss of soil water repellence is primarily caused by the selective degradation of aliphatic structures.     

干旱地区有机肥料腐解及腐殖化系数的研究

新疆农田主要施用的三种秸秆肥和三种厩肥,在一年内的腐解率分别平均为71 84%和43 22%,绿肥(油葵)腐解率高达95%～97%;有机肥料的腐殖化系数在18%～27%,平均21 5%;土壤有机质年矿化率一般在4%～12%,平均5%～6%。表明土壤有机质矿化率较高,而有机肥料的腐殖化系数较低,这是新疆农田土壤有机质含量难于提高的两个很重要的原因。     

Effect of organic and mineral fertilizers on some soil properties

Abstract

NPK was applied to a Haynie, very fine, sandy loam as 89.6 MT/ha (40 T/ac) of OF (organic fertilizer as feedlot manure at 45% water content) and as MF (mineral fertilizer) with nutrients equivalent to the manure during 18 months.

Organic fertilizer increased soil organic matter content 0.25% more than the MF and 0.2% more than the control. Organic fertilizer increased the CEC 0.3 m.e./100 g more than the MF and 0.4 m.e./100 g more than the control. Organic fertilizer increased exch. Mg by 32 kg/ha while MF decreased exch. Mg slightly.     

畜禽粪便热解气体的红外光谱分析

为了解畜禽粪便热解过程析出气体的主要成分以及气体析出规律,该文在30℃/min的升温速率条件下进行了猪粪、牛粪、羊粪和鸡粪的热解试验,利用傅里叶变换红外光谱（FTIR）技术对热解过程中气体产物的排放特性进行了分析。试验结果表明,畜禽粪便气体产物主要在250～500℃析出,其主要成分为H2O,CO,CO2和CH4等,其中H2O、CO和CO2的析出峰为双峰,H2O和CO2均在350℃附近形成最大析出峰,H2O约在150℃形成第1个析出峰,CO2约在710℃附近形成的第2个析出峰,CO在350℃处形成第一个析出峰,其最大析出峰形成于710℃处左右,CH4析出特性为一单峰,在530℃附近形成最大峰值。该文研究结果为热解反应器的设计和优化提供参考。     

有机肥料中氯离子检测方法的研究

通过全自动电位滴定法与佛尔哈德法对有机肥料样品中氯离子含量进行测定比较,结果显示,自动电位滴定法不受溶液颜色干扰,测定更为快速、准确,平均回收率为97.1%。此种方法缩短了前处理时间,使实验操作更为便捷。同时该法适用于植株中的氯离子含量的测定。     

典型农耕区褐土水稳性团聚体有机碳的分布及组成

对河北省典型农耕区褐土水稳性团聚体有机碳的组成特征进行了解析。结果表明,研究区水稳性土壤团聚体随粒径的减小而呈现"两头低中间高"的不规则W形分布趋势。藁城市和行唐县两地全土有机碳含量基本相当,分别为12.49和11.20g/kg。土壤有机碳主要受团聚体粒径分布的制约,藁城市和行唐县农耕区褐土优势团聚体(1000~250μm和250~53μm)中有机碳的比例分别为69.53%和82.71%。藁城市和行唐县20μm的团聚体有机碳含量分别为12.78和20.02g/kg,可作为研究区褐土固碳的稳定性指标。红外光谱解析表明,研究区土壤团聚体有机碳以芳香碳(大团聚体57.35%;微团聚体67.69%)和多糖碳(大团聚体29.43%;微团聚体:25.2%)为主。气候条件的差异可能是导致藁城市和行唐县土壤有机碳官能团组成差异的主要原因。大团聚体有机碳中主要是脂肪碳、多糖碳等活性较高的碳,而稳定的芳香碳则趋向于被保护在微团聚体中。     

Amounts and degradability of dissolved organic carbon from foliar litter at different decomposition stages

Litter is one of the main sources of dissolved organic carbon (DOC) in forest soils and litter decomposition is an important control of carbon storage and DOC dynamics. The aim of our study was to evaluate (i) effects of tree species on DOC production and (ii) relationships between litter decomposition and the amount and quality of DOC. Five different types of leaves and needles were exposed in litterbags at two neighboring forest sites. Within 12 months we sampled the litterbags five times and leached aliquots of field moist litter in the laboratory. In the collected litter percolates we measured DOC concentrations and recorded UV and fluorescence spectra in order to estimate the aromaticity and complexity of the organic molecules. Furthermore, we investigated the biodegradability of DOC from fresh and decomposed litter during 6 weeks incubations. Fresh sycamore maple litter released the largest amounts of DOC reaching about 6.2% of litter C after applying precipitation of 94 mm. We leached 3.9, 1.6, 1.0 and 3.3% carbon from fresh mountain ash, beech, spruce and pine litter, respectively. In the initial phase of litter decomposition significantly decreasing DOC amounts were released with increasing litter mass loss. However, after mass loss exceeds 20% DOC production from needle litter tended to increase. UV and fluorescence spectra of percolates from pine and spruce litter indicated an increasing degree of aromaticity and complexity with increasing mass loss as often described for decomposing litter. However, for deciduous litter the relationship was less obvious. We assume that during litter decomposition the source of produced DOC in coniferous litter tended toward a larger contribution from lignin-derived compounds. Biodegradability of DOC from fresh litter was very high, ranging from 30 to 95% mineralized C. DOC from degraded litter was on average 34% less mineralizable than DOC from fresh litter. Taking into account the large DOC production from decomposed needles we can assume there is an important role for DOC in the accumulation of organic matter in soils during litter decomposition particularly in coniferous forests.     

施用有机肥对番茄品质风味的影响

番茄的品质和风味是决定番茄口感的重要因素。以不施肥作为对照,在等氮投入条件下,分别以普通有机肥、沼渣及精制有机肥(中量)作为供试肥料,研究了有机肥对番茄品质和风味的影响,其中精制有机肥共设置了3个施肥水平(分别为19、38和57 t/hm~2的低、中和高量)。结果表明:施用有机肥后番茄产量增加了4.8%~14.4%,其中中量精制有机肥增产效果最好。施用有机肥尤其是中量精制有机肥可以显著增加番茄可溶性固形物、还原型维生素C、可溶性总糖等含量。番茄风味化合物主要以醛酮类、醇类及烷类为主。施用有机肥可以显著增加风味化合物的种类和数量,尤其是中量精制有机肥的施用,显著增加了番茄中醛酮类、酯类、酰肼、羟胺、有机酸等化合物。就番茄产量和品质而言,施用中量(38 t/hm~2)精制有机肥是最佳施肥方案。     

栽培与野生黄花蒿中化学组分的FTIR表征及青蒿素含量比较分析

本研究运用FTIR技术,对栽培和野生黄花蒿不同部位化学成分的红外光谱特征进行指认,并比较分析两者不同部位青蒿素含量差异。结果显示：酰胺、芳香类物质均以栽培黄花蒿茎和叶片中多;可溶性多糖和糖苷类物质,栽培与野生黄花蒿茎中含量相近,但是,叶片中含量以栽培黄花蒿高;纤维素类物质,栽培茎少于野生茎,而两种黄花蒿叶片的纤维素含量相近。与青蒿素标准品比较,栽培和野生黄花蒿不同部位青蒿素含量有一定差异,其中栽培叶最高,其次是野生叶,栽培茎的含量最低。所以,运用FTIR技术可以快速判断栽培和野生型黄花蒿主要化学成分的差异,本研究对黄花蒿的引种驯化和良种选育工作有一定指导意义。