重慶市典型土壤中有機(jī)質(zhì)的賦存特征及其化學(xué)穩(wěn)定性研究.pdf

1、土壤有機(jī)質(zhì)是土壤的養(yǎng)分貯存庫,在改善土壤結(jié)構(gòu)、提高土溫、增強(qiáng)保水保肥等方面具有重要作用,是衡量土壤肥力的重要指標(biāo)。同時(shí),土壤有機(jī)質(zhì)還可與進(jìn)入土壤中的農(nóng)藥、重金屬等結(jié)合,影響這些污染物的生物活性和遷移淋溶狀況。土壤還是全球碳的重要貯庫,以有機(jī)質(zhì)形態(tài)存在于土壤中的碳高達(dá)1500Pg,是大氣中的3倍,其碳的循環(huán)周轉(zhuǎn)與全球氣候和生態(tài)環(huán)境變化有密切聯(lián)系。土壤中有機(jī)質(zhì)的循環(huán)周轉(zhuǎn)對(duì)于糧食與環(huán)境安全均具有十分重要的意義。因此,土壤有機(jī)質(zhì)研究既是農(nóng)業(yè)可持

2、續(xù)發(fā)展關(guān)注的重點(diǎn),又是保障生態(tài)環(huán)境安全的重要需求。
　　 不同土壤中的有機(jī)質(zhì)不僅存在數(shù)量上的差異,而且其結(jié)構(gòu)組成和性質(zhì)亦各不相同,因而在調(diào)控土壤肥力、污染凈化能力以及作為土壤碳貯庫(碳匯能力)方面中的作用亦有很大差別。土壤中有機(jī)質(zhì)的周轉(zhuǎn)涉及一系列復(fù)雜的生物轉(zhuǎn)化過程,一方面外源有機(jī)物不斷輸入土壤,經(jīng)土壤微生物降解和轉(zhuǎn)化后形成穩(wěn)定的土壤有機(jī)質(zhì);另一方面土壤原有有機(jī)質(zhì)又可不斷被微生物分解和礦化而離開土壤。不同土壤中有機(jī)質(zhì)的穩(wěn)定性不同,

3、其循環(huán)周轉(zhuǎn)速度差別很大。近幾年,穩(wěn)定碳同位素分析法在評(píng)估土壤有機(jī)質(zhì)降解程度、土壤碳周轉(zhuǎn)及研究C3/C4植被變化歷史方面的應(yīng)用逐漸趨于成熟,但該方法周期較長(zhǎng)、耗費(fèi)大,且只能標(biāo)記平均存留時(shí)間短的土壤有機(jī)質(zhì),同時(shí)低能離子輻射會(huì)對(duì)人體健康造成潛在危害,從而使其在應(yīng)用上受到一定的限制。
　　 本研究采集重慶市六種類型土壤,采用化學(xué)氧化法測(cè)定土壤基本性質(zhì)和土壤中有機(jī)質(zhì)的抗氧化能力,分析土壤有機(jī)質(zhì)的化學(xué)穩(wěn)定性與土壤理化性質(zhì)的相關(guān)性。另選取其中

4、四種典型土壤研究比較不同密度、不同粒徑和不同形態(tài)土壤有機(jī)質(zhì)的化學(xué)穩(wěn)定性,分析比較不同密度粒級(jí)的土壤顆粒中有機(jī)質(zhì)抗氧化性,不同粒徑土壤活性有機(jī)質(zhì)含量,不同形態(tài)土壤有機(jī)質(zhì)化學(xué)穩(wěn)定性,為土壤有機(jī)質(zhì)管理及土壤碳匯能力評(píng)價(jià)提供科學(xué)依據(jù)。
　　 研究結(jié)果表明:(1)采用KMnO4氧化法評(píng)價(jià)土壤有機(jī)質(zhì)化學(xué)穩(wěn)定性應(yīng)控制適宜的氧化劑濃度。KMnO4濃度＜0.1mol.L-1時(shí),主要氧化土壤中的易氧化有機(jī)組分,濃度為0.3mol.L-1的KMnO4

5、可以較好地反映土壤有機(jī)質(zhì)的抗氧化能力差異。六種土壤有機(jī)質(zhì)抗氧化能力高低順序?yàn)?縉云山黃壤腐殖層＞紫色潮土＞嘉陵江沿岸沖積土＞灰棕潮土＞礦質(zhì)黃泥＞灰棕紫泥紫色土;(2)土壤有機(jī)質(zhì)的化學(xué)穩(wěn)定性與pH、有機(jī)質(zhì)含量、以及全氮、速效氮、速效磷含量均存在明顯的相關(guān)性,其相關(guān)特性在KMnO4高、低濃度時(shí)表現(xiàn)不同。
　　 雙氧水氧化法可較好地反映不同土壤密度分級(jí)土壤有機(jī)質(zhì)的抗氧化穩(wěn)定性?；易爻蓖?、紫色潮土和礦質(zhì)黃泥均隨酸度增大而提高;灰棕潮土和

6、紫色潮土輕組有機(jī)質(zhì)(LFOM)抗氧化能力明顯高于重組有機(jī)質(zhì)(HFOM);礦質(zhì)黃泥和縉云山黃壤腐殖層LFOM和HFOM抗氧化能力無明顯差異:研究發(fā)現(xiàn)農(nóng)地土壤其有機(jī)質(zhì)氧化率隨酸度增加連續(xù)提高,而林地土壤有機(jī)質(zhì)氧化率變化幅度較小,均小于50％。
　　 對(duì)不同粒徑土壤活性有機(jī)質(zhì)的研究發(fā)現(xiàn):(1)不同類型土壤有機(jī)質(zhì)全量和活性狀態(tài)存在明顯差異,縉云山黃壤腐殖層有機(jī)質(zhì)和活性有機(jī)質(zhì)總量遠(yuǎn)高于農(nóng)業(yè)土壤?；钚杂袡C(jī)質(zhì)占土壤有機(jī)質(zhì)總量的比例大小依次為:

7、礦子黃泥＞縉云山黃壤腐殖層＞灰棕潮土＞紫色潮土;(2)灰棕潮土和紫色潮土0.25-0.5mm粒徑團(tuán)聚體活性有機(jī)質(zhì)含量最高;礦子黃泥不同粒徑團(tuán)聚體活性有機(jī)質(zhì)含量相差不大;縉云山黃壤腐殖層0.5-1mm粒徑團(tuán)聚體活性有機(jī)質(zhì)含量最高。(3)土壤粒級(jí)團(tuán)聚體的質(zhì)量占土壤總質(zhì)量的百分比是控制活性有機(jī)質(zhì)分配量的主導(dǎo)因素。
　　 對(duì)鈣結(jié)合態(tài)和鐵鋁結(jié)合態(tài)有機(jī)碳的含量的研究表明:當(dāng)KMnO4氧化劑濃度為0.05mol.L-1時(shí),Ca-SOM,Fe(

8、Al)-SOM含量均與土壤有機(jī)質(zhì)的氧化率呈極顯著的正相關(guān)關(guān)系(Rca=0.963,Rfe=0.956,p＜0.01);在KMnO4氧化劑濃度為0.1mol.L-1時(shí),Fe(Al)-SOM含量均與土壤有機(jī)質(zhì)的氧化率呈顯著的正相關(guān)關(guān)系(Rfe=-0.828,p＜0.05);但當(dāng)KMnO4濃度為0.3mol.L-1時(shí)則表現(xiàn)為負(fù)相關(guān)關(guān)系,表明鈣、鐵鋁結(jié)合的有機(jī)質(zhì)抗氧化能力較差,而與硅鋁酸鹽粘土礦物結(jié)合的有機(jī)質(zhì)可能有著更高的抗氧化性。