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土壤腐殖物质是土壤中所特有的一类准高分子化合物,对土壤肥力、结构和性质具有重要的调节功能,因此,对腐殖物质的研究在农业生产和环境保护等方面都具有重要的意义。按照传统分类,土壤腐殖物质包括胡敏酸(HA)、富里酸(FA)和胡敏素(HM)三类。过去多数的研究都集中在可溶性的腐殖物质组分HA、FA上,对于不溶性的腐殖物质组分HM研究较少。本文采用室内模拟实验,研究了添加玉米秸秆后,不同氧气和二氧化碳浓度培养条件下HM组成及结构特征的变化规律,其中培养实验设定的氧气处理浓度为0%、4-7%、18-23%和82-87%;二氧化碳处理浓度为<2%、8-12%和48-52%。定期进行取样,取样时间为0、35、70、105、140、210、360、540天(其中35-210天已由李凯完成)。用腐殖质组成修改法将腐殖质分为水浮物(WFS)、水溶物(WSS)、HA、FA和HM;用Pallo修改法把HM进一步分组为铁结合胡敏素(HMi)、粘粒结合胡敏素(HMc)和残余不溶性胡敏素(HMr),并将三者数量的相对比例定义为HM组成。同时按Pallo法制得HMi和HMc纯样,用元素分析、差热分析(DTA)和红外光谱(FTIR)等手段对其结构特征进行了表征。主要研究结果如下:(1)土壤中添加一定比例的玉米秸秆后,HM的相对含C量由54%增加至78%,明显高于CK对照;高氧气浓度促进HM有机碳降低,高二氧碳浓度促进HM有机碳增加。(2)土壤中添加一定比例的玉米秸秆后,HMi绝对含C量增加,由0.61 g.kg-1增至1.06 g.kg-1,增加了73%;氧气浓度增加促进HMi分解,降低HMi数量,二氧化碳浓度增加却促进HMi的积累。(3)土壤中添加一定比例的玉米秸秆后,HMc绝对含C量增加,由0.33g.kg-1增至0.64 g.kg-1,增加了93%;氧气浓度增加,促进HMc分解,二氧化碳浓度增加,促进HMc积累。(4)土壤中添加一定比例的玉米秸秆后,HMi/HMc比值由1.66增至1.88增加了13%,说明HMi增长速度大于HMc;随着氧气浓度增加,HMi/HMc比值增加20%,说明HMc的分解速度大于HMi,随着二氧化碳浓度增加,HMi/HMc比值增加10%,说明HMi的形成速度大于HMc。(5)土壤中添加一定比例的玉米秸秆后,(HMi+HMc)/HM下降40%,随着培养时间延长,360天(HMi+HMc)/HM增长34%,540天增长63%,说明随着玉米秸秆的分解,HM向着溶性胡敏素方向发展。(6)土壤中添加一定比例的玉米秸秆后,HMr的绝对含C量增加,由5.6g.kg-1增至15.9g.kg-1,增加了近2倍,且随着培养时间的延长,HMr的数量先增加,后降低;在不同气体浓度条件下,二氧化碳浓度的增加有利于HMr数量的积累。(7)土壤中添加一定比例的玉米秸秆后,HMi和HMc的ΔlogK值分别增加17%和6%,分子结构均趋于简单化;在不同气体浓度条件下,氧气浓度的增加,使HMi和HMc的ΔlogK值分别增加29%和12%,说明高氧气浓度促使分子结构简单化。(8)通过元素分析得出,土壤中添加一定比例的玉米秸秆后,C/H比值增加,其中高氧处理增加58%,水稻土、风沙土HMi和HMc的缩合度均增加,分子结构趋于复杂;随着氧气浓度的增加,C/H比值由0.57降至0.44降低40%,使水稻土HMi的C/H比值降低,分子结构简单化。(9)通过差热分析得出:低温吸热峰温度随着氧气浓度的增加由69℃降至32℃,下降37℃,中温放热峰温度增加6℃;HMi的失重主要在中高温放热阶段,中温放热失重30%以上,且随着氧气浓度的增加,中高温的失重比率降低,说明氧气浓度的增加,促使HMi的结构简单化。(10)通过红外光谱分析得出:随着氧气浓度的增加,2920-2930cm-1处的吸收峰强度由0.245增至0.280,而1600-1630cm-1处的吸收峰强度由0.601降至0.530,说明氧气浓度的增加,导致水稻土HMc脂族链烃含量增加,芳香度降低。随着二氧化碳浓度的增加,2920-2930cm-1处的吸收峰强度降低,而1600-1630cm-1处的吸收峰强度增加,说明二氧化碳浓度的增加,导致水稻土HMc脂族链烃含量降低,芳香度增加。土壤HM各组分随着培养时间而不断变化,添加有机物料会使简单的HMi变复杂化;氧气浓度的增加,会促使HMi趋向简单化,促使HMc趋向复杂化。