土壤添加有机物料后温度和水分对胡敏素形成转化和结构性质的影响

来源 :吉林农业大学 | 被引量 : 10次 | 上传用户:jankhxin
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本论文采用室内模拟试验方法从动态的角度研究了不同温度和水分条件对土壤胡敏素形成与转化的影响。了解土壤微生物组成变化、微生物量碳(SMBC)、腐殖质组成、胡敏素(HM)组成及其结构性质等随时间的变化规律,明确了土壤微生物在腐殖质各组分及胡敏素各组分的形成与转化中所起的重要作用,探讨了不同温度、水分条件影响下土壤HM各组分之间的消长规律和转化机理,为土壤HM的研究和土壤腐殖质化学的研究提供新的资料。实验研究结果如下:(1)土壤添加玉米秸秆后,不同温度、含水量培养条件下的SMBC在低温、淹水条件下最高,而在高温、低含水量条件下数量最低。低温下的SMBC为908.1mg·kg-1,淹水条件为805.5mg·kg-1;而高温、低含水量下的SMBC数量分别为306.5mg·kg-1和507.7mg·kg-1,各增长62%和37%。(2)加入玉米秸秆以后有机碳(SOC)数量增长显著,加秸秆前SOC为11.03g·kg-1,加入秸秆后为23.31g·kg-1增长52.7%。不同培养条件下,高温能促进其分解与转化,其中40℃是其分解转化的最适宜温度;低含水量也利于SOC的分解与转化。40-55℃的高温条件有利于水溶性物质(WSS)的形成与积累;10-25℃的培养条件则有利于WSS的分解与转化。含水量为30%的培养条件有利于WSS的形成与积累,而90%的高含水量则有利于WSS的分解与转化。从WSS的△logK值看,55℃的高温培养有利于WSS分子的简单化,10℃的低温条件则有利于分子结构的复杂化。30%的低含水量有利于分子结构的简单化。不同温度培养条件下的胡敏酸(HA)在高温的培养条件下绝对含量随时间的延长呈下降的趋势,但其相对于总碳量的变化则呈现上升的趋势。不同含水量培养条件下有利于HA分子结构的简单化;不同温度培养条件下,10-25℃的低温有利于分子结构的简单化。富里酸(FA)的数量由加秸秆前的0.15g·kg-1增至加入秸秆后的1.48g·kg-1,增长率几乎达到90%。不同含水量培养条件下,30%的低含水量使FA的相对数量上升,利于其形成与积累;而淹水条件则利于FA的分解与转化。从FA的△logk值看,常温培养条件有利于FA分子结构的简单化,温度为40℃的培养条件则有利于其分子结构的复杂化;不同含水量培养条件,含水量为30%的培养条件有利于分子结构的简单化,淹水条件则有利于分子的复杂化。不同温度培养条件下的PQ值,在整个过程的平均值中40℃条件下的PQ最低。而其空白对照处理在整个培养过程中PQ最大,说明40℃的培养条件有利于土壤中HA的形成,但是玉米秸秆的分解过程却促进了HA向FA的转化;不同含水量培养条件下,淹水条件下的PQ值最高,说明含淹水条件有利于HA的形成。(3)土壤添加玉米秸秆后,各处理的HM明显高于CK处理,不同温度培养条件下,55℃的高温培养有利于HM的形成与积累,而10℃的低温则有利于HM的分解与转化;不同含水量培养条件下,含水量为30%的培养条件有利于HM的分解与转化。不同温度条件下的铁结合胡敏素(HMi),10-25℃的低温有利于HMi的形成与积累;含水量为30%的条件下HMi分解转化的速度最快。从HMi的△logK看,10-25℃培养条件利于HMi分子结构的简单化。不同温度条件下的粘粒结合胡敏素(HMc),40℃是HMc形成与积累的最佳温度,而55℃的高温则有利于HMc的分解与转化;不同含水量培养条件下,90%的高含水量有利于HMc数量的形成与积累,而30%的低含水量则能够促进HMc的分解与转化。不同温度条件对HMc△logK的影响,10℃的低温条件有利于HMc分子结构的简单化,而55℃的高温条件则利于HMc分子结构的复杂化;不同含水量条件下,30%的含水量有利于HMc分子结构的复杂化。不溶性胡敏素(HMr)在不同温度培养条件下,10℃的培养条件有利于HMr数量的积累,而55℃的高温培养则能够促进HMr的分解与转化;在不同含水量培养条件下,含水量为90%的培养条件有利于HMr数量的形成与积累,而30%的低含水量则能够促进HMr的分解与转化。I/C与(HMi+HMc)/HM在不同温度培养条件下,在40℃下I/C比值小于1,而(HMi+HMc)/HM达到了最大值,说明此温度培养条件下促进了HMi的分解与转化,有利于(HMi+HMc)/UM的增加,即有利于溶性HM的形成。不同含水量对HMi/HMc影响不大。而低含水量比高含水量更有利于(HMi+HMc)/HM的增加,既利于溶性HM的形成。(4)元素分析组成中,在HMi的C/H的比较中,高温条件下的C/H比值最高,说明高温条件下HMi的缩合度最高,即芳香度最高;HMc的C/H比较和O/C比较中,淹水条件的C/H最高,而O/C比最低,说明淹水条件下的HMc缩合度最高,即芳香度最高,而氧化度最低。从差热分析图谱中,淹水条件土壤的HA分子结构比较简单。正常条件下培养的土壤与其它培养条件相比HA分子结构变得复杂化。HMc的分子结构较HMi复杂化。在IR谱图分析中,淹水条件下的HA脂族性较强,氧化性最强;而高温条件使HA的脂族链烃含量减少。加入玉米秸秆与不加秸秆的空白相比,土壤的HMi脂族链烃含量减少、氧化度降低、芳香度也降低。淹水条件有利于HMi的脂族化。常温条件下有利于HMc的脂族化。高含水量条件有利于HMc芳香化。
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