黑龙江省农田黑土区腐殖物质结构差异及光谱特性研究

摘要

黑土退化威胁着我国粮食安全。土壤有机质对土壤肥力的提升有重要意义。腐殖物质是土壤有机质的重要组成部分，为探讨黑龙江省农田黑土腐殖物质组成、结构变化规律。本试验以黑龙江省四个典型黑土区域（北安、海伦、宾县的0-20cm农田耕层土壤样品19个，双城29个样品，采样点随机分布）土壤为研究对象，对各区域农田黑土腐殖物质各组分含量变化、腐殖质各组分光学性质的变化进行分析，探讨其组分变化;并提取各区域土壤富里酸，对其紫外光谱特性、荧光光谱特性进行分析，进一步对分子结构进行表征，结论如下:　　(1)不同区域农田黑土腐殖物质各组分含量差异　　不同区域农田黑土腐殖物质组分含量差异表明，北安、海伦、宾县、双城的腐殖物质含量依次降低，腐殖化程度依次降低。　　(2)不同区域农田黑土腐殖物质各组分光学性质差异　　不同区域农田黑土腐殖物质各组分光学性质的差异，北安、海伦、宾县、双城的土壤各组分吸收光谱曲线的斜率(E4/E6)和色调系数(ΔLgk)呈升高趋势，表明，北安、海伦、宾县、双城区域土壤腐殖物质各组分平均相对分子量大小依次降低，分子复杂程度依次变简单，分子缩合度依次降低，芳香度依次降低，腐殖化程度依次降低。　　(3)不同区域农田黑土富里酸紫外光谱特性差异　　不同区域农田黑土富里酸的紫外光谱特征参数（SUVA254、 SUVA280、E2/E6、E250/E365、E300/E400、 E253/E220、 E253/E20）的差异，各指标分别从FA分子的芳构化程度、芳香度、非腐殖物质与腐殖物质的比值、分子缩合度、分子相对分子质量和聚合度、取代基种类、取代基的取代程度方面表征土壤富里酸的腐殖化程度，进而指示土壤的腐殖化程度。结果表明，北安、海伦、宾县、双城区域土壤腐殖化程度依次降低。　　(4)不同区域农田黑土富里酸荧光光谱特征参数差异　　富里酸的荧光光谱特征参数变化，二维数据（f450/500、I436/I383 AFLR、AHLR、 AFLR/AHLR）显示，北安、海伦、宾县、双城腐殖化程度依次降低;三维荧光光谱结合平行因子分析结果将富里酸分为主要代表可氧化的腐殖质类物质及与脂肪族化合物有关的腐殖类物质，为生物可利用组分的C1组分和主要代表分子量较大的芳香氨基酸腐殖物质、高分子类富里酸类物质等一系列分子结构相对复杂，缩合度较高，不易被微生物利用的陆生来源腐殖质类物质的C2组分;各区域间各组分以C1组分(66.85％-77.95％)为主，C2组分(22.15％-33.15％)为辅。

目录

声明

摘要

1 前言

1．1 研究背景

1．2 研究目的及意义

1．3 文献综述

1．3．1 腐殖物质形成的主要影响因素

1．3．2 腐殖物质研究进程发展

1．3．3 腐殖物质光学性质研究

1．4 研究目标及主要内容

1．4．1 研究目标

1．4．2 主要内容

1．5 研究方法和创新点

1．6 课题来源

2 材料与方法

2．1 黑土试验区概况

2．2 样品采集

2．3 测定项目及方法

2．3．1 腐殖物质不同组分的分离制备及测定方法

2．3．2 各组分光学性质测定

2．3．3 富里酸紫外光谱特性参数测定

2．3．4 荧光光谱特性测定

2．4 数据分析

3 结果与分析

3．1 不同区域农田黑土腐殖物质组分含量差异

3．1．1 不同区域农田黑土水溶性有机碳含量差异

3．1．2 不同区域农田黑土腐殖质含量差异

3．1．3 不同区域农田黑土胡敏酸含量差异

3．1．4 不同区域农田黑土富里酸含量差异

3．1．5 不同区域农田黑土胡敏素含量差异

3．1．6 不同区域农田黑土胡富比差异

3．1．7 各组分含量相关性分析

3．2 不同区域农田黑土腐殖物质组分光学性质差异

3．2．1 不同区域农田黑土水溶性有机碳光学性质差异

3．2．2 不同区域农田黑土腐殖质光学性质差异

3．2．3 不同区域农田黑土胡敏酸光学性质差异

3．2．4 不同区域农田黑土富里酸光学性质差异

3．3 不同区域农田黑土富里酸紫外光谱特性差异

3．3．1 不同区域农田黑土富里酸SUVA254差异

3．3．2 不同区域农田黑土富里酸SUVA280差异

3．3．3 不同区域农田黑土富里酸E2／E6差异

3．3．4 不同区域农田黑土富里酸E250／E365差异

3．3．5 不同区域农田黑土富里酸E300／E400差异

3．3．6 不同区域农田黑土富里酸E253／E220差异

3．3．7 不同区域农田黑土富里酸E253／E203差异

3．3．8 不同区域农田黑土富里酸紫外特征参数相关性分析

3．4 不同区域农田黑土富里酸的荧光光谱特性差异

3．4．1 不同区域农田黑土富里酸二维荧光光谱参数差异

3．4．2 不同区域农田黑土富里酸三维荧光光谱参数差异

3．4．3 不同区域农田黑土富里酸平行因子分析

3．4．4 不同区域农田黑土区域Fmax值差异

4 讨论

4．1 腐殖物质形成与转化影响因素

4．2 腐殖物质光学性质探讨

4．3 平行因子分析法在三维荧光光谱特征参数中的应用

5 结论

5．1 不同区域农田黑土腐殖物质各组分含量差异

5．2 不同区域农田黑土腐殖物质各组分光学性质差异

5．3 不同区域农田黑土富里酸紫外光谱特性差异

5．4 不同区域农田黑土富里酸荧光光谱特征参数差异

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文