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可溶性有机物被认为是陆地生态系统和水生生态系统中重要的、非常活跃的化学组分之一,是养分和环境污染物移动的载体。可溶性有机物在土壤生物地球化学过程、成土作用、微生物的生长代谢过程以及土壤中污染物的迁移等过程中起重要作用,且能影响营养物质的供给和有效性。由于碳、氮循环在生态系统物质及能量转化中的重要作用,因此,可溶性有机碳(soluble organic carbon, SOC)和可溶性有机氮(soluble organic nitrogen,SON)是人们十分关注的两个组分。国外学者对林地土壤SOC的研究较多,而对于农田土壤SON和SOC的研究还相当有限。随着生态农业的发展,以不同方式加入土壤中的有机物质会逐渐增加,这无疑会影响土壤中SOC和SON的含量,进而影响农田土壤碳、氮循环。因此,有必要研究可溶性有机碳、氮在农田土壤中吸附、迁移淋失特性,及其可溶性有机氮对作物的有效性及其供氮意义等问题。本文在对有机肥中可溶性有机碳、氮的含量研究的基础上,重点研究了不同土壤及温度对可溶性有机碳、氮的吸附特性的影响。采用室内培养试验研究了黄土区土壤矿化过程中可溶性有机碳含量变化、可溶性有机物结构变化、生物降解特性以及可溶性有机氮与土壤氮素矿化的关系。获得以下主要结论:1.测定了7种不同种类、不同腐熟程度有机肥中可溶性有机氮和可溶性有机碳的含量。结果表明:有机肥的水和0.01 mol L-1CaCL2溶液提取液(浸提液与有机肥的比例为10:1)中SON含量分别平均为105.2 mg L-1和91.6 mg L-1;每千克干样平均含SON分别为1188 mg和1037 mg;SON占可溶性全氮(total soluble nitrogen,TSN)和全氮(total nitrogen, TN)的比例分别在70.5 %-74.7 %和4.3 %-4.9 %之间。水和0.01 mol L-1CaCL2溶液提取液中SOC含量分别平均为695 mg L-1和622 mg L-1;每千克干样平均含SOC分别为7873 mg和7054 mg;SOC占有机肥有机碳(total organic carbon, TOC)比例分别平均为2.1%和1.9%;SOC/SON平均分别为6.7和6.9。SON与SOC间的相关性较高,SON与NO3--N含量呈现负相关关系。可见,有机肥料中的可溶性氮素绝大部分以SON形式存在,如此高的SON和SOC含量可能会成为氮、碳养分流失和环境污染的潜在来源。2.采用好气培养法(35天)研究了陕西关中地区不同地域农田和林地土壤培养过程中SON和SOC含量和特性的变化。结果表明:不同土壤培养过程中SOC含量明显下降。不同农田土壤相比,在培养起始时和培养的不同时间红油土SOC的平均含量均高于黑垆土和淋溶褐土;林地黑垆土土壤SOC含量均明显高于相应农田土壤。与起始值相比,土壤培养后提取的可溶性有机物对紫外光(UV absorption at 280nm)和荧光的发射值(humification index,HIXem)均明显增加;与培养第8天相比,培养第35天提取的可溶性有机物的HIXem值呈明显的增加趋势。随着培养过程的进行,可溶性有机物的SOC/SON比值逐渐下降。相关分析发现,培养第35天时SOC的减少幅度与UV 280增加比例显著正相关;培养第8天时SOC的减少比例与起始HIXem值呈显著负相关关系。说明UV280和HIXem值可以在一定程度上反映可溶性有机物种类和结构特性的变化。3.陕西关中地区红油土和淋溶褐土耕层土壤对分离的有机肥提取液中可溶性有机氮、碳的吸附特性,均可用原始物质吸附等温线方程拟合,土壤吸附SON、SOC的数量与它们各自加入的量呈极显著线性关系。不同类型土壤相比,淋溶褐土对SON、SOC的吸附能力强于红油土。同一种土壤对溶液中不同成分吸附也有差别,红油土对SON、SOC的平均吸附率分别为24.3 %和18.8 %,淋溶褐土的分别为38.3%和18.6%。土壤对SON和SOC的吸附能力较低,说明它们在土壤中具有较强的移动性;与土壤对SON的吸附相比,土壤对SOC的吸附能力相对较弱,说明其更易于从土壤中流失。4.研究了不同温度下(5,15和25℃)土壤对可溶性有机氮、碳(SON, SOC)的吸附特性,并采用溶液对紫外及荧光的发射特性(即UV280和HIXem)评价了吸附前后可溶性有机物结构的变化特性。结果表明:随着温度的升高,土壤对SON和SOC的吸附亲和力呈现降低趋势;温度升高也增加了土壤本身释放SON和SOC的能力。吸附后溶液UV280吸收值和HIXem值都有所增加,说明吸附后残留在平衡液中的芳香化合物和结构复杂的可溶性有机物的相对比例增加。土壤对SON的吸附能力强于对SOC的吸附能力。总体来看,土壤对可溶性有机氮、碳的吸附能力均较弱,其淋失损失问题值得关注。5.测定了黄土高原地区不同土壤矿化培养的不同阶段土壤可溶性有机碳(SOC)的含量、对紫外和荧光的发射特性(即UV280吸收值和HIXem)及生物降解特性。结果表明:随着土壤矿化进程的推进,土壤SOC含量降低,可溶性有机物的UV280吸收值和HIXem值增加。12种土壤的风干样、培养第8天和培养第35天提取的SOC的生物降解率的平均值依次为48.1%、35.2%和34.8%。总的看来,SOC降解程度随着有机质分解程度的增加而呈现降低趋势。在培养的不同时期,土壤SOC降解率与降解前的可溶性有机物的UV280吸收值和HIXem值间均未达显著相关水平。6.研究了陕西关中地区12种土壤(农地和林地)35天好气培养过程中提取的SON含量、及其占可溶性全氮的比例,以及SON与土壤矿化氮间的关系。结果表明,随着培养过程的进行,不同类型土壤SON的含量均呈明显增加;土壤SON占TSN的比例在培养的前3天内明显下降,随后这一比例基本保持在24%左右。根据总可溶性氮确定的供试土壤氮素矿化势No平均为45.8 mg kg-1,较由矿化的无机氮确定的土壤氮素矿化势No(平均36.5 mg kg-1)高约四分之一左右;培养过程中土壤SON含量与利用无机氮拟合得到的土壤氮素矿化势No间的相关性未达显著水平。认为评价土壤氮素矿化特性时仅仅测定矿化的无机氮数量,可能会低估土壤氮素矿化潜力和氮素损失的数量和效应。