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南京土壤所在施肥管理對腐殖物質結構的影響研究取得進展

2019-07-25 分享到:

腐殖物質是土壤有機質的重要組成部分,占其總量的60%~80%。根據腐殖物質在酸堿溶液中的溶解特性,可將其進一步分爲富裏酸、胡敏酸和胡敏素三種組分。這也是腐殖物質領域的經典分組方法。但是腐殖物質幾乎從誕生一開始就遭到過非議,從對堿液提取方法可行性的批判到腐殖物質的概念和存在性的質疑,這場爭論持續了近百年。其主要難點之一在于腐殖物質本身過于複雜,其結構特征難以定量認識。因此,定量分析腐殖物質的結構,並進一步分析其結構特征對土壤管理措施的響應對于認識土壤有機質的動態變化和腐殖物質的存在性都有重要意義。

南京土壤所趙炳梓課題組利用封丘站和桃源站的長期肥料試驗爲平台,采用高級核磁共振技術深入研究了不同施肥管理模式對兩種不同類型土壤(旱地和水田)中富裏酸、胡敏酸和胡敏素結構特征的影響。研究發現三種腐殖質的結構並不相同。富裏酸除了表現出結構上的相對活性特征外(即文獻多次報道的COO/N–C=O結構)其芳香碳大部分均爲非質子形態(圖1),證明了其結構中的惰性。胡敏酸在三種腐殖物質中表現出相對更高的芳香度特征。而胡敏素中則含有大量的脂肪族結構。主成分分析結果表明旱地和水田的腐殖物質結構差異明顯(圖2),尤其是旱地胡敏素的芳香度明顯高于水田胡敏素。施肥管理措施對兩種土壤腐殖物質結構的影響也不同(圖3),水稻土腐殖物質結構整體上變化不大,而旱地潮土則表現出明顯的結構差異,尤其是胡敏素結構——施肥尤其是有機肥降低了其芳香性。以上結果表明,腐殖物質組分及其結構對土壤環境和土壤管理措施都有適當的反饋,這顯然與腐殖物質僅僅是實驗室産物而非真實存在的觀點相悖。

该研究成果发表在Journal of Agricultural and Food Chemistry上。研究得到了国家重点研发计划(2016YFD0200107,2016YFD0300802)和小麦现代农业产业技术体系(CARS-03)的资助。

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