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施肥对土壤胶体释放及其多样性特征的影响研究.pdfVIP

施肥对土壤胶体释放及其多样性特征的影响研究.pdf

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摘要

土壤胶体作为性质最活跃的土壤组分之一,对污染物的迁移转化具有重要的调控作

用已被广泛证实。土壤胶体的粒级组成及其性质特征更是决定胶体本身迁移能力和对污

染物环境归趋调控的重要影响因素。本论文以典型农田土壤胶体为研究对象,探究施加

牛粪肥对土壤胶体释放过程的影响;通过系统考察胶体释放的“量”与“质”的变化规律,

揭示胶体粒级组成特征、不同粒级中胶体类型的多样性及其理化性质多样性(官能团、

结构)对农业施肥活动的响应;进一步探索农业活动诱发的环境因子变化对土壤胶体释

放的调控机理。本论文获得的主要研究成果如下:

(1)采用物理分散-沉降虹吸法联合高速离心法对农田土壤中的水分散性胶体进行

1-2μm0.45-1μm0.45μm

提取及粒径分级处理(、和小于)。典型农田土壤水分散性胶

体的提取率为18.6%。其中,1-2μm粒径胶体和0.45-1μm粒级胶体是土壤胶体的主要组

分,两者之和约占土壤胶体总量的80.5%。

(2)结合总有机碳分析仪(TOC)、X射线荧光光谱分析仪(XRF)、傅里叶红外

FTIRXXPS

光谱()、二维红外光谱、紫外光谱与射线光电子能谱()等方法对土壤总

胶体和不同粒级胶体中有机与无机组分含量、微观理化性质等进行了精细表征。结果表

明农田土壤胶体中有机碳含量仅为40.72g/kg,说明农田土壤胶体应主要以无机胶体(粘

土矿物/金属氧化物)为主。无机胶体的主要组成元素为氧(O)、硅(Si)、铝(Al)、铁

FeCCC-C/C-HC-O

()等;有机碳主要以芳香族碳()、脂肪族碳()和含氧官能团()

形式存在。

(3)精细表征牛粪组分以及对比施肥前各粒级胶体的有机与无机组分差异变化,探

索农业施肥对于土壤胶体释放量、粒级特征以及性质组成影响的调控机理。施加牛粪整

体上抑制了土壤胶体的释放。此外,施肥后1-2μm粒径胶体质量比增加,表明施肥处理

促进了中小粒径胶体絮凝。相比于施肥前,施肥后0.45-1μm和小于0.45μm粒径胶体

2

TOC增加显著,分别增加了12.1%和45.9%。表明牛粪所释放的有机组分主要以小粒级

胶体为主。施肥处理不仅提高了芳香族碳和含氧官能团的含量,而且促进了晶态矿物胶

体向弱晶态矿物胶体的转变。根据皮尔逊分析结果,弱晶态矿物胶体与芳香族碳和含氧

官能团(C-O)呈现显著正相关(P0.05),表明无机矿物胶体类型的变化是影响有机组

分保留的重要机制。

4pH

()低阳离子价态、高离子强度和高条件下均会促进了土壤胶体的释放。除个

别环境条件外,施肥处理整体上抑制了土壤胶体的释放和提高了1-2μm粒径胶体的占比。

++

当施肥处理所引起的胶结作用(有机碳、铁铝氧化物等)大于分散作用(Na、K)时,

会降低土壤胶体的释放量。

关键词:施肥,土壤胶体,分级提取,理化性质

II

StudyontheImpactofFertilizationonSoilColloidReleaseand

DiversityCharacteristicsinFarmland

Abstract

Soilcolloids,asoneofthemostactivecomponentsinsoilproperties,havebeenwidely

confirmedtoplayacruci

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