红壤铁氧化物对有机碳的固定及其对长期施肥的响应

摘要

以湖南衡阳红壤实验站25年长期定位施用化肥和有机肥的红壤为研究对象,通过焦磷酸钠、盐酸羟胺和连二亚硫酸钠-盐酸溶液分别提取了土壤中络合铁、非晶形铁氧化物和晶形铁氧化物及其结合态有机碳,借助总有机碳分析和紫外-可见光谱等技术探讨了红壤中不同类型铁氧化物对土壤有机碳固定的贡献及其对长期施肥的响应。结果表明,红壤中不同类型铁氧化物结合态有机碳的含量为络合铁结合态有机碳(2.45~3.59 g·kg^(-1),OC_(PP))>晶形铁氧化物结合态有机碳(1.46~1.51 g·kg^(-1),OC_(DH))>非晶形铁氧化物结合态有机碳(0.39~0.70 g·kg^(-1),OC_(HH)),其中OC_(PP)主要是络合铁与芳香性弱、疏水性强的大分子有机物通过螯合或者共沉淀作用形成,而OC_(HH)和OC_(DH)则主要是吸附在(羟基)铁氧化物上的芳香类化合物,OC_(HH)比OC_(DH)具有更大的分子量和更强的芳香性。长期施用化肥(NPK)显著增加(P<0.05)了红壤中OC_(HH)和OC_(PP)的含量,长期施用有机肥(M)仅促进(P<0.05)非晶形铁氧化物与有机碳结合。NPK处理显著增加(P<0.05)红壤中OC_(DH)的平均分子量以及OC_(PP)的疏水性和芳香性,而M处理则降低(P<0.05)了OC_(PP)的平均分子量、OC_(PP)和OC_(HH)的疏水性和芳香性。综上所述,NPK和M处理均能提高红壤中铁氧化物的固碳能力,但对不同类型的铁氧化物影响不一,此外长期施肥还会改变铁氧化物结合态有机碳的组成。