土壤HA和FA热力学稳定性的初步的研究.pdfVIP

土壤HA 和FA 热力学稳定性的初步研究1 窦森，张晋京，于水强，王丽莉，李凯 吉林农业大学资源与环境学院，长春（130118) E-mail ：dousen@ 摘 要：本文探讨了胡敏酸（HA ）、富里酸（FA ）形成转化的驱动因素和热力学稳定性的 研究方法。认为从热力学角度，温度、水活度[H2O]、氧分压（P O2 ）和二氧化碳分压（P CO2 ） 是影响腐殖质形成转化的主要驱动因素。根据元素组成分子式(C H O N)和土壤条件参数可 X Y Z 计算出HA 、FA 的反应平衡常数（logKR ）和标准生成自由能（∆Gof ），进而确定其热力学稳 定性范围。同时还研究了单一环境因子如温度、[H O]、P O 和P CO 对HA 、FA形成转化的 2 2 2 影响，初步研究结果表明，低温、多水和高二氧化碳有利于FA 的形成，而少水和高氧则更 有利于HA的形成。这些研究结果将有助于揭示土壤培肥、土壤固碳和土壤解毒的机理，解 释和推测土壤腐殖质组成的空间变异和分布规律，指导土壤有机碳的调控实践，为全球碳循 环研究提供新的资料。 关键词：大气组成，水热条件，热力学稳定性，胡敏酸（HA ），富里酸（FA ） 1. 引言 土壤有机质（SOM）是土壤具有结构性和生物性的物质基础，它既是生命活动的条件， 也是生命活动的产物。土壤犹如地球的皮肤，有机质就犹如构成这种皮肤的蛋白质[1] 。腐殖 物质（HS ）是土壤有机质的主体，传统上将其分为胡敏酸（HA ）、富里酸（FA ）和胡敏素 （HM ）三个组分。由于HM不好提取，因此人们较多研究的是HA和FA 。HS 的数量和性质 不但对土壤肥力、土壤固碳和土壤解毒有不同的作用，而且可以反映土壤腐殖化过程和土壤 形成过程的特点，多年来一直是土壤学、农学、地学和环境科学的研究热点。 1789 Achard HS 人们 HS 自从 年 首次从土壤中分离出 以来， 对 的形成、本性、作用和应用 进行了广泛的研究，发表了大量的研究资料和论著[1-5] 。有多种现代技术和研究方法，用于 HS [6-10] HS 的结构特征研究中 。但由于 是非匀相体系，有时间和空间变异，并在提取和分组 HS 上存在着人为性和变性。因此 的研究难度极大，且很难与其形成转化的环境条件直接联 HS [11] HS 系起来。致使到目前为止，人们仍然不清楚 的形成和稳定性机制 。关于 的形成，人 - 们推测可能存在糖 酰胺缩合理论、多酚理论、起源于木质素的多酚理论、木质素理论等多 种途径[12] HS HS ，各种途径表明了 各组分形成的方向性和时间顺序，其中多酚理论强调 的形 FA HA [13-14] HS 成是由简单到复杂，即从 到 的形成过程 ；木质素理论则强调 的形成是由复杂到 HA FA [15-18] 简单，即从 到 的形成过程 。实际上很可能两种情况共存，但因环境条件不同其优 HA/FA [11] 。 势互为消长，从而导致不同土壤、不同时期和不同条件下 比值的变化 腐殖质的形成和转化，主要是生物化学过程，微生物起重要作用。但就