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小兴安岭天然次生白桦林与阔叶红松混交林土壤富里酸形态与结构特征研究

徐清馨  
【摘要】:富里酸(FA)足土壤腐殖质中很重要的成分之一,在一个很宽范围影响着自然环境的进程。不仅控制着土壤中矿物离子的降解速率,还影响水环境中胶体颗粒的理化组成,并有效的控制着有机、无机污染物的运转。阔叶红松混交林是东北部山区的顶级群落,而天然次生白桦林是发展中的群落阶段。本文从小兴安岭铁力林区天然次生白桦林与阔叶红松混交林地垂向剖而A1、B和C层取上,采用修改了的国际腐殖质协会所推荐的FA分离纯化方法,将FA分成了四个组分:FA-1、FA-2、FA-3和FA-4。利用原子力显微镜和热解—气相色谱/质谱对FA的形态与结构进行分析,并比较两种林型下土壤FA组分的差异。研究结果表明: 在天然次生白桦林中,土壤有机碳,全N、全P及全K含量皆随着土壤深度的加深而逐渐降低,土壤pH值则相反;FA的含量则随着土壤深度的加深而增加,各个土壤层的亲水性FA (FA-1+FA-2)含量明显多于疏水性FA(FA-3+FA-4)的含量;HA/FA随着土壤深度的加深逐渐降低。以上指标虽然阔叶红松混交林也表现出了类似的规律特征,但是含量上却存在着较大的差异。 利用原了力显微镜去观察天然次生白桦林垂向剖面不同土层FA,研究发现FA组分分子的形态多种多样。多数FA颗粒为圆片状结构,有的是比较规则的性状,如圆片状,长椭圆片状等,且表面光滑;有的则是不规则的形状,如一些小的颗粒堆积形成的大分子聚合物,表面不光滑。除了A1、B层的组分FA-4,各层FA组分粒径从FA-1到FA-4有逐渐增大的趋势。三层土壤中,亲水性FA组分粒径之间差异不显著,而疏水性组分之间的差异较显著。阔叶红松混交林中疏水性FA(FA-3+FA-4)分子的平均粒径是随着土壤深度的增加而逐渐增大。这与天然次生白桦林土壤FA的粒径明显的不同。 利用热解—气相色谱/质谱对天然次生白桦林垂向剖面不同土层FA组分进行分析,研究发现FA的裂解产物主要包括以下几类:土壤脂质类化合物包括一系列的烷烃、烯烃、脂肪酸、酮及醇,芳族化合物和多环芳烃类,甲酯类化合物,含氮化合物,酚类化合物,多糖类化合物,含硫化合物。对FA所含七类化合物相对含量合计结果显示没有哪个组分含有所有种类的物质,而且各组分所含化合物量也不相同。FA所含化合物种类及垂向剖面不同层FA组分的因子分析显示FA化合物及不同组分的因子得分都明显不同而部分亲水性组分的化合物构成以及疏水性组分的化合物构成则都有类似的地方。FA并非单一均质的而是结构组成十分复杂的化合物。通过对FA的可能来源分析显示FA的来源也是十分的复杂,有植物树根和树皮中的蜡质和软木脂,以及植物纤维素、木质素,微生物等多种多样的物质来源,随着土壤深度的增加微生物数量及活动强度都减弱,对有机物的分解程度也降低。这也因此导致了不同层FA组分间分子的结构组成有明显差异。阔叶红松混交林与天然次生白桦林上壤FA裂解产物的种类虽然大致相同,数量却比天然次生白桦林丰富,而且每类化合物的所包含的物质种类明显不同。阔叶红松混交林土壤微生物的降解作用强于天然次生白桦林,因此导致处于演替顶级阶段的阔叶红松林土壤FA比处于发展阶段的天然次生白桦林复杂,形态自然有差异,土壤质量在一定程度上优于天然次生白桦林。


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