伊犁典型草原黑钙土腐殖质—矿物复合体的垂直分布规律研究

论文摘要

腐殖质-矿物复合体是土壤中物质和能量交换的主要途径之一。因此研究配合物的分组是在植物营养和恢复与增加土壤肥力方面具有很重要的实际和理论意义。土壤中多种化学元素以配合物的形式移动,同时影响土壤中各种生物化学过程。另外腐殖质还可以对土壤环境和生态环境由农药、放射性和重金属元素等污染物的污染起保护作用。本文把腐殖质-矿物复合体细分为简单的水解性腐殖质-矿物复合体盐类、水不溶性有机无机肥合体、有机无机复合体等。腐殖质跟土壤中金属离子,特别是重金属离子结合成水溶性很低的有机无机复合体后,从而把重金属离子的有效性程度减低,这样腐殖质阻止重金属离子通过食物链进入动植物和人体引起的危害,对食品安全提供保证。土壤样品采自伊犁天然草原土壤、天山西部山地山前草原黑钙土。在研究区通过GPS定位系统定样点后,选择7个代表性地块,每地块为lm2,在每个地块用铁锨从下向上60～40、40～20和20-0cm层次取土样后按层次用四分法取2kg的混合土样,取回来的土样在实验室风干磨碎过1mm筛后备用。本研究主要用B.B.Пономарёва和A.Плотникова法改良法测定土壤腐殖质金属离子复合体,复合体中不同组分。有机碳采用丘林法来测定,其中采用0.1mol/L NaOH提取游离松结合态腐殖质；脱钙后用0.1mol/L NaOH液提取稳结合态腐殖质；脱钙后用0.02mol/L NaOH液提取紧结合态腐殖质。本文通过以上方法把黑钙土腐殖质分成8个组,即胡敏酸分成三组、富啡酸分成四组和胡敏素等,目的主要探素这几个组分对土壤养分的提供和保护土壤生态环境的作用。研究结果如下：1、典型草原黑钙土有机碳总量变化范围为44.21～71.08g/kg,胡敏酸含量变化范围为8.09～44.63g/kg,而富啡酸变化范围为10.35～36.72g/kg。腐殖质矿物复合体以粘土矿物复合体为主,即胡敏酸紧结合态为34.02～68.72%,而富啡酸紧结合态的是33.92%～38.48%。腐殖质矿物复合体随土壤剖面的分布规律不论是胡敏酸还是富啡酸都是随土层深度的加深逐渐减少,即45.54、27.36、19.90、32.71、26.25和13.85g/kg。伊犁典型草原黑钙土有机碳总量和腐殖质不同组分在海拔高度和土壤剖面中的含量差异都达到显著水平,且腐殖酸类型以富啡酸胡敏酸型为主,HA/HF>1。2、据实验结果计算可得草原黑钙土HA-Ca2+络合的稳定常数在pH值5.5时5.67-7.21之间。在pH值6.5时5.77～8.87之间。在pH值7.5时升到7.31～14.06之间了。黑钙土HA-Fe2+络合的稳定常数在pH值5.5时5.74～8.25之间。在pH值6.5时6.30-8.86之间。在pH值7.5时7.63～10.77之间。3、黑钙土不同的层次的光密度不同。松结合态、稳结合态、紧结合态胡敏酸的光密度均随着土壤深度的加深而增大,比值分别为2.25-2.28、1.69-5.03、4.16-4.94。4、伊犁典型草原黑钙土红外光谱实验结果可得,胡敏酸的红外光谱主要的吸收带大都均为3400、2925、1720、1620、1450、1400、1230cm-1等。在0-20、20-40和40-60cm土层中的胡敏酸均有2000-3700cm-1的吸收峰,占总峰数的30-45%左右。这说明都有游离羟基、水合羟基、氢键结合羟基、吉马图眉郎酸、芳香族C=C和脂肪族烷烃、CH-、CH2-、CH3-、（?）伸缩和-0-CH3。5、核磁共振波谱法可研究液态HA和FA、固态腐殖物质（包括HA）和原位土壤。核磁共振结果表明,在0-20cm土层中化学位移（g·kg1）主要集中在0.3-3.0左右,占中官能团总量的70%,主要以在脂肪组链上的质子,直接与C=0、复杂的醚基、COOR基等为主。在3.3至5.0之间：与氧或杂质子（糖类HCO,甲氧基,胺,微量水）相连的碳上的质子和芳香族功能团占功能团总量的30%。在20-40cm层次化学位移（g·kg-1）在0.3-3.0的管能团占总官能团的60%,在3.3至5.0之间的官能团约占40%。在40-60cm层次化学位移（g·kg-1）中0.3-3.0之间的管能团占60%,而3.3至5.0之间占40%为芳香族官能团。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 缩略语表
• 第1章 绪论
• 1.1 土腐殖质-矿物复合体的概念
• 1.2 伊犁典型草原黑钙土特点
• 1.2.1 地理分布特点
• 1.2.2 伊犁草原黑钙土的地形地貌
• 1.2.3 伊犁草原黑钙土的气候特点
• 1.2.4 伊犁草原黑钙土的植被覆盖率
• 1.2.5 伊犁草原黑钙土的成土母质
• 1.3 黑钙土腐殖质矿物复合体
• 1.3.1 腐殖质矿物复合体的国内外研究现状
• 1.3.2 腐殖质-矿物复合体形成机制
• 1.4 、黑钙土腐殖质光学特性
• 第2章 伊犁典型草原黑钙土腐殖质矿物复合体垂直变化规律
• 2.1 研究目的和意义
• 2.2 研究区的基本情况
• 2.3 黑钙土剖面生态特性
• 2.4 土壤样品采集及研究方法
• 2.4.1 游离腐殖酸的分离
• 2.4.2 土壤腐殖质总量和各组分的测定方法
• 2.5 数据处理
• 2.6 结果与分析
• 2.6.1 伊犁典型草原黑钙土腐殖质矿质复合体随海拔高度变化规律
• 2.6.2 伊犁典型草原黑钙土腐殖质矿物复合体根据剖面变化规律
• 2.7 讨论
• 2.8 小结
• 第3章 伊犁典型草原黑钙土腐殖质钙、铁复合体形成机制及其垂直变化规律
• 3.1 研究目的和意义
• 3.2 研究方法
• 3.2.1 腐殖酸的提取
• 3.2.2 胡敏酸的分离
• 3.2.3 胡敏酸的纯化
• 3.2.4 腐殖质金属离子复合体稳定常数的测定
• 3.3 仪器设备
• 3.4 实验设计
• 3.5 数据处理
• 3.6 结果与分析
• 3.6.1 伊犁典型草原黑钙土腐殖质铁复合体络合物稳定常数与配位数的垂直变化规律
• 3.6.2 伊犁典型草原黑钙土腐殖质钙复合体络合物稳定常数与配位数的垂直变化规律
• 3.7 讨论
• 3.8 小结
• 第4章 伊犁典型草原黑钙土腐殖质光学特性及其垂直变化规律
• 4.1 研究目的和意义
• 4.2 研究方法
• 4.2.1 光密度测定
• 4.2.2 红外光谱特性的测定
• 1H NMR光谱特性的测定'>4.2.3¹H NMR光谱特性的测定
• 4.3 仪器设备
• 4.4 结果与分析
• 4.4.1 伊犁典型草原黑钙土腐殖质光密度特性的剖面变化规律
• 4.4.2 伊犁典型草原黑钙土腐殖质红外光谱特性的垂直变化规律
• 4.4.3 伊犁典型草原黑钙土腐殖质核磁共振特性
• 4.5 讨论
• 4.6 小结
• 第5章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介