不同来源腐殖质的化学组成与结构特征研究.PDFVIP

土 壤 学 报 Acta Pedologica Sinica DOI:10.11766/trxb201806050241 不同来源腐殖质的化学组成与结构特征研究 1,2 1† 3 1 1,2 郑延云 张佳宝 谭 钧 张丛志 余正洪 （1 土壤与农业可持续发展国家重点实验室（中国科学院南京土壤研究所），南京 210008） （2 中国科学院大学，北京 100049） （3 北京中向利丰科技有限公司，北京 100004 ） 摘 要 分析了木本泥炭与水稻土和黑土两种土壤、混合物料发酵肥和鸡粪发酵肥两种有机肥共5 种 样品在腐殖质含量、表面特征、元素组成和官能团结构等方面的差异，以研究木本泥炭对提升土壤有机质 （SOM ）和改良土壤的潜在作用。结果表明，木本泥炭腐殖质含量最高，可达862.7 g·kg-1，但其腐殖质富 里酸（FA ）、胡敏酸（HA ）和胡敏素（Hu ）组分的相对比例与2 种有机肥和2 种土壤的腐殖质组分存在显 著差异，其腐殖质以HA 为主，腐殖化程度更高，颗粒更为细小致密。木本泥炭碳含量较高，但氮含量相对 较低，导致其腐殖质碳/氮（C/N ）比可达100 以上，远大于有机肥和土壤。同时，木本泥炭腐殖质缩合度、 芳香化度和聚亚甲基化程度更高，分子结构更复杂，难以被微生物分解。然而，木本泥炭腐殖质FA 和HA 组分仍具有较高的氧化度和羧基含量，表明其含氧官能团还未充分降解。本研究揭示，木本泥炭对提升SOM 具有较大的潜力，但在实际施用过程中，应当调节其腐殖质组分至适宜比例，适度降低其颗粒大小和聚亚 甲基链，同时添加生物激发剂和保持秸秆还田，以激发微生物快速转化，平衡木本泥炭的分解。 关键词 木本泥炭；土壤质量；土壤有机质；扫描电镜；红外光谱 中图分类号 S153.6 文献标识码 A 土壤有机质（SOM ）对改善土壤理化性质、提高土壤肥力、促进土壤生态系统健康具 [1] [2] 有重要作用 ，已成为衡量土壤质量水平的重要指标 。土壤腐殖质是SOM最重要的组分， 其含量可占总SOM的50%～75%[3] 。土壤腐殖质是有机物料在腐殖化过程中所形成的一类复 杂而又稳定的大分子有机化合物，它的多寡在很大程度上影响着土壤质量，而其表面官能团 的含量及差异又决定着在土壤中所具有的作用，如羧基、酚羟基和醇羟基等含氧官能团，可 与土壤中的黏土矿物、水合氧化物、金属离子发生相互作用，对土壤元素的保持与释放，以 及土壤中的物理化学和生物化学反应均有着重要影响，也能与黏土矿物结合形成有机无机复 [4] 合体，促进土壤团聚体的形成和稳定 。所以，增加SOM特别是腐殖质含量，对提高土壤质 量有重要意义。 农业生产中主要通过作物秸秆还田和施用有机肥等有机物料来提高 SOM，但这些培育 [5] 措施需要持续很长时间才能产生显著效果。如Xin 等 的研究结果表明，连续施用有机肥23 -1 -1 [6] a，潮土有机碳 （SOC ）含量从3.81 g ·kg 提升至9.08 g ·kg 。Liu 等 的试验结果表明，30 a 分别连续施用有机肥和秸秆，黑垆土 SOC 含量仅较对照分别增加了 32.7%和23.0% 。这主 要是因为添加的有机物料转变成土壤有机质需要经过腐殖化过程，每年有限的有机物料添加 量及其不到20% 的腐殖化系数，限制了SOM 特别是土壤腐殖质的快速提升。 为快速提高 SOM、改善土壤质量，富含腐殖质和各种养分元素的泥炭在国内外被广泛  中国科学院重点部署项目（KFZD-SW-108）、国家重点研发计划项目（2016YFD0300802 ）