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特定培养条件下草原土壤有机质形成与转化的研究

平立凤  
【摘要】: 本研究共分两部分,第一部分主要从土壤的有机无机复合状况、腐殖质结合形态和腐殖质组成等方面,研究了供试土壤(草原淡黑钙土、草原风沙土和已开垦的风沙土)有机质的性质;第二部分着重研究了草原淡黑钙土在特定培养条件下,胡敏酸(HA)、富里酸(FA)数量和E4/E6比值的变化及其与培养条件(H_2O、CO_2和O_2)之间的关系。为阐明土壤腐殖物质的形成和转化机制和土壤有机培肥机理以及调控土壤肥力提供科学依据,也为土壤有机质化学和腐殖物质化学研究提供新的资料。主要研究结果如下: 1 不同土壤类型及利用方式对土壤有机质性质的影响 与风沙土相比,淡黑钙上的全土C、生物量C、重组C、可提取腐殖物质(HE)、松结态腐殖质的含量和全土腐殖化度较高,说明淡黑钙土腐殖质的品质较好。同一种土壤,因植被类型不同有机质性质也有差异。例如风沙土,种向日葵后,其全土C、生物量C、重组C和HE含量及各种结合形态腐殖物质的含量均下降,但腐殖化程度相差不大。 2 特定培养条件下的土壤有机C数量和质量变化 1) 加入玉米秸杆后,土壤有机C及其中的水溶性物质(WSS)含量增加,以后随培养时间的延长而下降,但到培养结束(180天)时土壤有机C量仍高于对照。不同的培养条件对有机C含量也有影响,培养结束后,以高含水量正常大气培养(W3C2O2)条件下的土壤有机C含量最低(21.05g/kg),而低含水量高二氧化碳低氧气(W1C3O1)处理的有机C含量最高(23.74g/kg)。 2) 玉米秸杆分解期间,HE、FA和Hu随培养时间的延长逐渐减少。HA表现为先增加后下降,转折点为33天。培养结束后HE、HA、FA和Hu的数量仍分别高于相应的对照。从不同培养条件下各时间点的平均值可见,HE、HA和Hu均以低含水量正常大气条件(W1C2O2)最大,FA则以低含水量高二氧化碳低氧气(W1C3O1)处理最大。HE和FA以中含水量低二氧化碳高氧气(W2C1O3)处理最小;HA则以高含水量正常大气培养条件(W3C2O2)最小;Hu以中含水量高二氧化碳低氧气处理(W2C3O1)最小。由此看出,HE、HA、FA和Hu的变化受培养条件的影响是不同的。 3) 加入玉米秸杆后,各处理的PQ均急剧下降,并为整个培养期间的最低点。说明FA的形成速度较快。随培养时间的延长,PQ不断增加,说明FA转化为HA。但到培养结束时,加玉米秸杆处理的PQ仍低于对照。正常的大气条件下,在15天,PQ表现为随含水量的增加而降低,而在高CO_2或高O_2条件下,则随含水量的增加而提高。不管含水量大小如何,PQ 佰均是C103 >C>C301,说明高0,培养有利于腐殖化度的增加,或说明高*0,不利于腐殖化度 的提高,或二者兼有。 4) 加入株秸杆后,所有M WSS的 E4o比值均提高,表明添加袱秸杆后,其 结构变得简单了。随培养时间的延长WSS的E4ffi6比值下降,表明WSS的结构趋于复杂。 高含水量条件有助于E4ffi6比值的下降。HA的E4ffi6比值也提高,随培养时间的延长,HA 的E4/E6比值先提高而后下降,转折点是33天。表明HA的氧化程度和芳构化程度先降低后 增加,分子结构逐渐向复杂化的方向发展。


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