棕壤施用有机肥对胡敏酸特征的影响.doc

红外光谱法测定肥料施用26年棕壤的腐殖质组分特征 张玉兰收稿日期: 2009-06-08 修订日期: 基金项目: 国家“973”重点基础研究发展计划项目（2007CB109307）和国家“十一五”科技支撑项目2006BAD10B00）作者简介: 张玉兰, 女，1974年12月生, 辽宁沈阳人 收稿日期: 2009-06-08 修订日期: 基金项目: 国家“973”重点基础研究发展计划项目（2007CB109307）和国家“十一五”科技支撑项目2006BAD10B00） 作者简介: 张玉兰, 女，1974年12月生, 辽宁沈阳人, 助研, 在职博士研究生, 研究方向为土壤生物化学. Yulanenzymes@ * 通讯作者 E- mail: yulanenzymes@ 0241. 中国科学院沈阳应用生态研究所, 陆地生态重点实验室, 辽宁沈阳110016； 2. 东北大学理学院, 辽宁沈阳 110004； 3. 中国科学院寒区旱区工程与环境研究所, 甘肃兰州 730009 摘要： 采用红外光谱法探讨了有机肥以及有机肥与化学肥料配合施用26年对棕壤腐殖质及组分土壤腐殖质及其组分富里酸和胡敏酸的结构变化。结果表明，采用红外光谱仪测定肥料施用对腐殖质及腐殖质组分富里酸和胡敏酸结构的影响是可行的。施肥26年后，不同处理肥料施用后腐殖质具有基本一致的结构；在某些特征峰吸收强度上有不同程度的差异，反映了不同肥料处理对土壤腐殖质的结构单元和官能团数量及组成有明显的影响。不同施肥处理胡敏酸也存在一些差别，红外光谱解析表明，与CK相比，施用有机肥或氮磷钾配合施用后，土壤腐殖质中小分子糖类物质减少，芳族类物质增加。试验结果证实，施用有机肥可明显增加土壤水溶性有机物芳构化程度。利用不同肥料处理腐殖质的红外光谱，可以判断土壤有机质的演变程度。 关键词 棕壤 定位试验 肥料 腐殖质 结构 红外光谱特性 中图分类号：S15 X52? 文献标识码：A 文章编号： 1 引 言 土壤腐殖质是土壤C库的重要来源，是土壤质量的一个关键属性，可以影响土壤的物理、化学和生物化学性质而改变土壤肥力特性，为植物提供生长所需养分。土壤腐殖质是土壤有机质的主要组成部分，占土壤总有机质的85 ~ 90%，包括胡敏酸（humic acid）、富里酸（fulvic acid）和胡敏素（humin）三部分[1]。腐殖质的红外光谱图可提供含氧官能团的性质、反应特性及其结构状况等方面的大量信息。利用红外法研究有机物结构特征具操作简便、灵敏度高、样品需要量少、样品不需特殊分离等优点[2, 3]。利用波谱手段对土壤中腐殖质结构的分析、从物质结构角度了解土壤碳循环具有十分重要的意义，是研究者面临的主要研究内容之一。有机肥培肥土壤后，对土壤的理化特性及生物学特性具有十分重要的影响，并对作物的生长发育具有积极的作用。有机肥中腐殖质类物质及营养成分（N/P等）的含量是决定其质量的重要因素，但因施入有机肥量的不同以及有机肥来源不同，施入土壤后腐殖质含量有很大差别。随着现代仪器设备的发展，已经有了腐殖质物质光谱学特性的研究报道[4 ~ 8]，对有机肥中腐殖质类物质的结构特性认识逐渐深刻，而对长期施用有机肥和化肥后土壤腐殖质结构的差异尚缺少深入研究，且红外光谱法和核磁共振法等操作繁琐，分析成本较高，难以普及[3]。本研究以沈阳农业大学长期施用有机肥、无机肥以及有机无机配施的实验为依托，运用红外光谱法探讨长期使用厩肥后土壤中腐殖质及其组分的变化，基本上确定有机物的结构，辨别化合物的特征官能团，以弥补该研究领域的不足，并为有机肥施用提供一定的科学依据。 2 实验部分 2.1 仪器与试剂 有机型瓶口分配器：德国Brand公司；电热恒温箱：日本EYELA公司；冷冻干燥机，美国Crist公司；Nexus 470傅立叶变换（原位）红外光谱仪，美国Thermo Nicolet公司生产；分析天平：日本Shimadzu公司；旋涡振荡器：德国IKA公司；移液器：德国Eppendorf 公司；其它仪器为实验室常规玻璃仪器。冷冻干燥机，美国Virtis公司； 2.2 试验区概况及设计 本轮作施肥试验于沈阳农业大学天柱山长期定位试验站进行，处于松辽平原南部中心地带，地处北纬40048’，东经123033，属温带湿润一半湿润季风气候，年降雨量为574-684 mm，年蒸发量平均7.0-8.1℃，无霜期为103-180d，降雨多集中在7—8月份。本研究为1979年开始布置的有机肥和化肥不同配合的试验，采用玉米-玉米-大豆轮作体系，每个小区160平方米（长10米，宽16米），中间有 本研究于2005年10月大豆收获后采集土壤