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天然有机质(NOM)对土壤中无机有机养分的保蓄、土壤优化结构的形成、以及减低污染物质的生物有效性等方面具有重要的作用。本文通过实验研究了土壤有机质结合形态与土壤结构稳定性的之间关系,研究表明,酸化作用对土壤中有机质、铁铝氧化物和团聚体稳定性具有重要影响,故本文拟着重强调有机质稳定性的重要性。
野外工作主要在广州市火炉山、帽峰山杉林和铜锣湾水库附近的竹林采集了赤红壤样品。本论文室内工作及其得到的主要结论如下:
(1)采用重液和粒度分离方法,提取出土壤中不同密度的矿物-腐殖质复合体,并对其结构组成进行了红外光谱、X射线衍射的测试,发现不同密度的复合体颗粒其结构是具有相似性的团粒状结构,但它们有机质含量差异较大。
(2)采用次氯酸钠氧化法和氢氟酸溶解法提取土壤中矿物保护的稳定NOM与生物化学的稳定NOM。广州帽峰山杉林、竹林样品中矿物保护稳定NOM的含量分别为2.7 g·kg-1、3.2 g·kg-1;而生物化学稳定NOM的含量则分别为0.9 g·kg-1、1.3 g·kg-1。采用次氯酸钠氧化后,矿物-有机质复合体中仍残留NOM(红外光谱分析),其可能原因是,一种情况是NOM本身的生物化学难降解性,另一情况是矿物的吸附保护。上述研究说明了矿物保护的稳定NOM具有强抗氧化性。
(3)采用紫外光谱、荧光光谱对酸溶出的有机质进行了分析,分析结果表明,红壤中水溶性有机质主要是腐殖质。随着模拟酸雨pH值下降,土壤和浸滤液的pH值有所降低。弱酸性浸泡使土壤水溶性有机质溶出;强酸性促进分子量小的水溶性有机质的大量溶出,后者与矿物溶解有关。研究表明,随着浸泡时间的增加,红壤中铁铝总量降低,铝溶蚀较严重;而且,红壤中铁铝氧化物的矿物形态变化表现为:游离态晶质铁铝氧化物大量溶出,而无定形和络合态变化不大。酸性pH条件下有机质溶出显著,说明除了可能发生水解作用外,游离态铁铝的溶出起着关键性作用。此外,SEM观察也表明,酸化作用引起了土壤团聚体结构的破坏。