堆肥及长期施肥对腐殖质组分数量和结构特征的影响

论文摘要

本论文利用鸡粪进行了堆肥试验,将堆肥时间为0天到26天,运用腐殖质组成修改法对堆肥过程中堆体的腐殖质组分进行了研究,测定了其色调系数,并对其组分进行定性分离,对胡敏酸（HA）进行纯化,分析了堆体中腐殖质各组分数量、光学性质的变化规律,并对HA进行了元素分析、差热分析及红外光谱分析。同时,本论文主要依据Pallo分组法,对8年和28年定位试验的棕壤进行不同施肥处理（CK、01、02、NPK、01+NPK和02+NPK）后,其腐殖质组分含碳量及色调系数（△logK）的对比研究,分析了长期定位施用化肥、有机肥以及有机肥配施化肥的条件下,棕壤腐殖质组分数量及光学性质的变化规律,尤其是不同施肥方式对胡敏素（HM）组分的影响。其研究结果如下:（1）堆肥对腐殖质各组分的影响规律基本一致。堆肥前期有利于腐殖质各组分的积累,而后期各组分的分解速度会明显大于形成速度。堆肥过程中水溶物（WSS）和富里酸（FA）的变化较大。堆肥前期,HA的形成速度远大于FA的形成速度,且HA和FA的形成速度均大于转化速度,堆肥后期,FA的形成速度逐渐小于转化速度,且随堆肥时间的增加,HA和FA的形成转化速度逐渐趋于平衡。（2）堆肥过程中,各阶段可提取腐殖物质（HE）的分子结构均比FA复杂而简单于HA。堆肥有利于HE分子结构的简单化,且堆肥前期,随堆肥时间的延长其简单化程度增大,并逐步趋于平稳,当达到峰值后,随时间的延长其简单化程度开始降低,即堆肥后期,HE的分子结构随堆肥时间的延长有复杂化的趋势。堆肥前期,FA分子结构略显复杂化,而堆肥后期明显有利于其分子结构的简单化、降低其氧化程度和芳构化程度;HA在堆肥前期分子结构的简单化程度较高,但堆肥后期其氧化程度和芳构化程度有增大的趋势。（3）松结合态胡敏酸和稳结合态胡敏酸的缩合度均随堆肥时间的延长而增大,但在堆肥中期（2—10d）,略有下降。C/N随堆肥时间的延长不断增长,但堆肥结束时明显降低。堆肥使松结合态胡敏酸（HAⅠ）的脂族化程度减小,芳构化程度增大。而对稳结合态胡敏酸（HAⅡ）的变化则表现为阶段性,堆肥前期有利于HAⅡ的脂族化和芳构化,而堆肥后期其脂族化和芳构化程度均减小,且脂肪族化合物减少幅度大于芳香族化合物。HA随堆肥时间的延长,脂族化和芳构化程度均明显增大,且芳构化程度大于脂族化程度。其中堆肥前期（3天）脂族化强于芳构化。胡敏酸所含不饱和芳香族物质在堆肥后含量增多,芳构化程度增强。（4）棕壤腐殖质各组分含量顺序为:非溶性胡敏素（HMr）＞游离富里酸（FAf）＞氢氧化钠胡敏酸（HAs）＞铁结合胡敏素（HMi）＞焦磷酸钠胡敏酸（HAp）＞粘粒结合胡敏素（HMc）。施肥有利于棕壤SOC的增加,有机肥施用量的增加对其影响更明显些,且28年棕壤样品对施肥的反应性强一些。单施有机肥或化肥,8年棕壤样品的FAf数量降低,而28年棕壤样品则增加,且单施比混施对其含量影响更明显。8年棕壤样品,Na4P2O7提取的HE提取率整体呈上升趋势,NaOH提取的HE提取率整体呈下降趋势,且化肥会明显提高HE的提取率,而28年棕壤,化肥的施入会明显降低HE提取率。经施肥处理后Na4P2O7提取的HA的含量均有所增加,而NaOH提取的HA的含量则有所降低。化肥配施有机肥则明显不利于HAs积累,有机肥的施入更有利于HAp和HAs的积累。HMi和HMc对有机肥与化肥的反应性基本一致,均为混施影响最大。8年棕壤土样,高量有机肥配旋化肥时,增长率最高,而28年则是低量有机肥配施化肥时,其增长率最高。HMi/HMc总体呈下降趋势,说明施肥使HMi的积累速度低于HMc。8年棕壤样品,有机肥不利于HMr的降解,而化肥则有利于HMr的降解。28年棕壤样品,适量有机肥时有利于HMr的降解,而化肥则明显不利于HMr的降解。（5）棕壤腐殖质各组分分子结构由简单到复杂的顺序为:FAf＜HMi＜HAs＜HAp＜HMc。8年棕壤的FAf分子结构远比28年简单,施肥亦不利于FAf的降解与转化。经施肥处理后氢氧化钠HE分子比焦磷酸钠HF分子结构简单,HE对有机肥与化肥混施反应性比较大,且有机肥比例大时其分子结构易复杂化。FA的分子结构明显比HA简单,易于降解。施肥有利于HMi分子结构的简单化,且单施有机肥或混施时作用更明显。单施有机肥及混施均有利于HMc分子结构的简单化,单施时随有机肥量的增加HMc分子简化程度越大,而混施则随有机肥比例增大其简化程度反而有所降低。HMi的分子结构明显比HMc简单,且施肥对HMi分子结构的影响程度明显大于HMc。总体来说,施肥可以使HMi和HMc的分子结构简单化。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 土壤腐殖质数量和结构的研究
• 1.2 堆肥对腐殖质数量和结构特征影响的研究
• 1.3 长期施肥对腐殖质数量和结构影响的研究
• 第二章 堆肥对腐殖质组分的影响
• 2.1 材料与方法
• 2.2 结果与分析
• 2.3 讨论
• 2.4 小结
• 第三章 长期施肥对腐殖质组分的影响
• 3.1 材料与方法
• 3.2 结果与分析
• 3.3 讨论
• 3.4 小结
• 第四章 结论
• 参考文献
• 附录:文中符号的意义
• 致谢
• 作者简历