泥炭淤泥質(zhì)土壤選定的理化性質(zhì)與其腐植酸組分之間的統(tǒng)計(jì)關(guān)系

Patrycja Boguta1　Zofia Sokolowska1　著

周小康2　段晨曦2　陳方圓2　趙紅艷2　譯

(1　波蘭科學(xué)院農(nóng)業(yè)物理研究所　都柏林　20-290　2　東北師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院　長(zhǎng)春　130024)

摘　要：腐植酸對(duì)土壤環(huán)境的影響仍然是科學(xué)研究需要討論的話題。本文研究目的是調(diào)查11種泥炭淤泥質(zhì)土壤的理化性質(zhì)與腐植酸屬性的相關(guān)關(guān)系。本次測(cè)量的土壤參數(shù)有：總碳和有機(jī)碳、容重、灰分、腐殖化度和吸水指數(shù)。選擇的腐植酸參數(shù)有：280 nm吸光度，465 nm和655 nm，260 nm和655 nm的吸光度比值、元素組成、H/C、O/H、O/C和C/N比、氧化程度、羧基和酚基官能團(tuán)含量。統(tǒng)計(jì)分析顯示：土壤密度、腐殖化度、吸水指數(shù)的升高導(dǎo)致腐植酸參數(shù)280nm吸光度、含氧量、O/H、O/C比、氧化度、官能團(tuán)的升高。我們還發(fā)現(xiàn)土壤屬性參數(shù)與腐植酸的碳?xì)浜考癏/C比呈明顯負(fù)相關(guān)。因此，在沒耗時(shí)分離腐植酸的情況下表達(dá)其性質(zhì)是有可能的，但需建立在眾多土壤參數(shù)的基礎(chǔ)上。

關(guān)鍵詞：有機(jī)土壤　腐植酸　腐殖化

Statistical Relationship between Selected Physicochemical Properties of Peaty-muck Soils and Their Fraction of Humic Acids

Patrycja Boguta1, Zofia Sokolowska1 write

Zhou xiaokang2, Duan Chenxi2, Chen Fangyuan2, Zhao Hongyan2 translate

(1 Institute of Agrophysics, Polish Academy of Sciences, Lublin, Poland, 20-290　2 School of Geography Sciences, Northeast Normal University, Changchun, 130024)

Abstract: Influence of humic acids on soil environment is still subject of scientific discussions.The aim of above studies was to investigate the relationships between selected physicochemical properties of eleven peaty-muck soils and properties of humic acids isolated from these soils.The following parameters were determined for soils: total and organic carbon, density, ash, humification, and the water absorption index.Humic acids were described by: absorbance at 280 nm, absorbance ratios at 465 nm and 665 nm, at 260 nm and 665 nm, elemental composition and atomic ratios: H/C, O/H, O/C, C/N, the degree of internal oxidation, and the content of carboxylic and phenolic groups.Statistical analyses showed that an increase in density, humification, and water absorption indices of soils caused a significant increase in the humic acid parameters: absorbance at 280 nm, the oxygen content, O/H, O/C ratios, internal oxidation degree, and functional groups.Statistically significant negative correlations were found for the same parameters of soils and for the hydrogen and carbon content as well as the H/C ratio of humic acids.The relationships showed that there was a possibility to express the properties of humic acids on the basis of more simple parameters measured for soil and without timeconsuming isolation of humic acids.

Key words: organic soils; humic acids; humification

波蘭PolesieLubelskie地區(qū)以及Biebrza河地區(qū)泥炭地都是最有價(jià)值的自然資源之一。除其旅游價(jià)值外，還是動(dòng)植物重要的生境和棲息地。泥炭地也是大的有機(jī)碳庫，它影響著土壤的吸附性、土壤結(jié)構(gòu)和微生物活動(dòng)。然而，該區(qū)泥炭也遭受著各種改變(自然演化以及不合理的開采)。波蘭大多數(shù)泥炭地被排干用于農(nóng)業(yè)使用，這加速了泥炭到淤泥的轉(zhuǎn)化。泥炭的礦化與二次分解使得泥炭土在物理、化學(xué)、生物和形態(tài)上發(fā)生了變化，從而失去吸附性變?yōu)槭杷?。泥炭停止生長(zhǎng)，濕度周期性降低，氧氣供給增加。分解作用的加強(qiáng)使得泥炭地表層轉(zhuǎn)變成黑棕色的腐殖質(zhì)。而這種淤泥質(zhì)泥炭對(duì)農(nóng)業(yè)十分有利，因其包含著非常有價(jià)值的腐殖物質(zhì)，尤其是腐植酸和富里酸。這些高吸附性的組分在陽離子交換中扮演重要角色。腐殖質(zhì)的理化作用促進(jìn)形成良好的土壤結(jié)構(gòu)(土壤顆粒團(tuán)聚體的穩(wěn)定性),提高了土壤肥力、通氧、水分保持、緩沖和交換能力。腐植酸和富里酸通過對(duì)土壤物理、化學(xué)、生物性質(zhì)的影響促進(jìn)了植物的生長(zhǎng)，這是因?yàn)樗鼈優(yōu)橹参锾峁┝松L(zhǎng)所需的N、P和陽離子。上述事實(shí)表明：腐殖質(zhì)在控制土壤的理化性質(zhì)方面起著重要作用(特別是有機(jī)土壤)。腐殖質(zhì)會(huì)因腐殖化度、氧化度、芳香度、官能團(tuán)含量和分子量的不同而改變。而這些差異會(huì)影響腐植酸對(duì)土壤性質(zhì)的作用。因此，掌握腐殖質(zhì)理化性質(zhì)方面的知識(shí)能夠幫助我們選擇出農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的最優(yōu)條件。然而,分離和調(diào)查腐植酸、富里酸用在農(nóng)業(yè)上既耗時(shí)又耗資。

該研究目的是檢驗(yàn)，能否用土壤的理化性質(zhì)來描述腐植酸的性質(zhì)。對(duì)于任何存在于腐植酸與土壤屬性之間明顯的統(tǒng)計(jì)相關(guān)性,都可以作為評(píng)估腐植酸屬性的最簡(jiǎn)單、省時(shí)的測(cè)量方法。

1　材料和方法

1.1　土壤參數(shù)測(cè)定

從PolesieLubelskie和Biebrza河谷泥炭地5～10 cm深處采集11種泥炭淤泥質(zhì)土壤，標(biāo)記為S1～S11.根據(jù)Okruszko分類法，將代表典型泥炭質(zhì)淤泥的5種標(biāo)記為Z1，其余6種淤泥為Z3。根據(jù)Gawlik方法，用吸水指數(shù)(W1)表示二次分解。用腐殖化指數(shù)(Hz)描述腐殖化度?？偺?Ctot.)和有機(jī)碳(Corg.)使用元素分析儀(Carbon/Nitrogen analyzer TOC MULTI N/C 2000, HT 1300)測(cè)定。灰分含量測(cè)定參照Sapek和Sapek(1997)的方法。

1.2　腐植酸參數(shù)測(cè)定

使用堿液提取法(Swift，1996)分離出腐植酸(標(biāo)注為HA1-HA11)。使用Perkin Elmer CHN 2400分析儀測(cè)得腐植酸中氮、碳、氫元素組成。由公式100%-H%-C%-N%計(jì)算氧含量。用重量百分比表示數(shù)據(jù)。由結(jié)果計(jì)算H/C、O/H、O/C和C/N的原子比，用ω=[(2O+3N)-H]/C計(jì)算氧化度(ω)。根據(jù)Kucharenko和Dragunowa的技術(shù)方法，使用滴定法測(cè)定羧基官能團(tuán)以及羧基和酚的總量(Dziadowiec，1990)。合成完KBr壓片后，用FTIR Thermo Nicolet spectrometer分光計(jì)記錄腐植酸的傅里葉變換紅外光譜(ThermoScientific)。用吸光度單位測(cè)量腐植酸中羧基(1619-1639 cm-1)和酚(3389-3401 cm-1)的峰值強(qiáng)度。在腐植酸溶液密度40 mg/dm3；pH8；波長(zhǎng)465、665和260 nm條件下，計(jì)算E4/E6和E2/E6的吸光度比。用公式logA400-logA600計(jì)算Kumada參數(shù)△logK(400、600分別代表在400和600 nm波長(zhǎng)處的吸光度)。

1.3數(shù)據(jù)處理

上述測(cè)量步驟需重復(fù)3次并求數(shù)據(jù)平均值。使用光譜儀軟件求傅里葉變換紅外光譜 (FTIR)的平均值。用Saphiro-Wilk test驗(yàn)證數(shù)據(jù)的正態(tài)分布，并計(jì)算土壤與腐植酸參數(shù)間的相關(guān)系數(shù)，最后使用t-檢驗(yàn)法在α=0.05水平上計(jì)算相關(guān)系數(shù)。

2　結(jié)果和討論

有機(jī)土壤理化性質(zhì)參數(shù)在表1中給出。

根據(jù)Gawlik分類(1992)的吸水指數(shù)(W1)，我們把第一類W1∈<0.36-0.45>(分解初始階段)由樣本S8表示；第二類W1∈<0.46-0.60>(弱分解)由樣本S1、S6和S7表示；W1∈<0.61-0.75>(中分解)由樣品S2、S3、S10、S5、S9、S11表示；W1= 0.82(強(qiáng)分解)由樣品S4表示。腐殖化指數(shù)最高的為樣品S4、S3、S2，最低的是S8、S11、S1。研究樣本的總碳含量從249變化到了419 mg C/g(d.m.)。我們還發(fā)現(xiàn)，樣品S5為極大值而S11為極小值，也許能證明泥炭向淤泥轉(zhuǎn)化中的最低與最高程度。上述是基于淤泥質(zhì)過程包括腐殖化與礦化的事實(shí)而言。在成礦過程中，部分碳以二氧化碳的形式釋放到大氣中。土壤中有機(jī)碳的含量略低于總有機(jī)碳，在241(S11)到393(S5)mg C/g d.m.內(nèi)。很多的有機(jī)碳證明了礦化過程很微弱。土壤灰分含量在16.4至26.8%范圍內(nèi)，表明淤泥化過程與泥炭分解進(jìn)一步加深。基于這個(gè)事實(shí),我們可以認(rèn)為礦化過程對(duì)灰分含量最高的樣本(例如：S1、S6、 S7、S8、S11)和最小灰分含量(S9)起著很重要的作用。容重在0.19到0.37 g/cm3之間，由此得出土壤在二次分解程度上的多樣性。其中，吸水程度與容重這兩個(gè)參數(shù)有著強(qiáng)烈的相關(guān)關(guān)系，密度最低(0.19～0.27 g/cm3)的泥炭淤泥(Z1)同時(shí)有較低程度的吸水指數(shù)W1(0.44～0.61)；較高密度(0.30～0.37 g/cm3)的淤泥 (Z3)同時(shí)有高程度的吸水指數(shù)W1(0.6～0.82)。

表1　泥炭淤泥質(zhì)土壤篩選出的物化性質(zhì)(表中結(jié)果為三次測(cè)量平均值)

注：W1—吸水指數(shù)，Hz—腐殖化指數(shù)，A—灰分，d—容重，Z1—泥炭淤泥，Z3—淤泥。標(biāo)準(zhǔn)偏差不超過5%。

腐植酸樣品所測(cè)量的參數(shù)在表2中給出。

研究腐殖化合物表現(xiàn)出的典型E4/E6的值。參考Kononowa(1966)，他們應(yīng)該低于6。根據(jù)Kononowa的方法，腐植酸的E4/E6值應(yīng)該低于6。E4/E6的最高值(5.3～5.7)在樣本HA8-HA11中出現(xiàn)，最低值(3.4和3.8)為樣本HA2和HA3。該指標(biāo)與腐殖化程度相關(guān)，在強(qiáng)分解腐植酸中值最低。同時(shí)，E4/E6值低的腐植酸可能有較大的分子質(zhì)量和更緊密的芳香結(jié)構(gòu)；高E2/E6值則證明樣本含有弱分解腐殖化合物，如木質(zhì)素(樣本5、7和8)?！鱨ogK值在0.7到0.93波動(dòng)，據(jù)Kumada(1987)的分類，樣本HA1～HA4屬中分解腐植酸而HA5～HA11屬于弱分解腐植酸。HA1～HA3在波長(zhǎng)280 nm時(shí)的吸光度數(shù)值最高，可能表明它們的芳香結(jié)構(gòu)含量較高。而HA5～HA8表現(xiàn)出最低的吸收信號(hào)，可能與芳香族含量比脂肪族結(jié)構(gòu)更多有關(guān)。腐植酸各樣本碳含量相似，范圍從46.18(HA2)到48.34%(HA7)。該比例和有機(jī)碳濃度相近。含碳量越高表明腐殖化程度越深,原因是芳香族化合物結(jié)構(gòu)的增加。表中，氮含量從3.08(HA3)變化到3.89%(HA11)，氫含量從4.42(HA2)變化到5.45%(HA7)。氧含量從42.48(HA7)變化到45.89%(HA3)。根據(jù)Van Krevelen(1950)，計(jì)算出的H/C比(從1.15到1.35)與加脂鏈的芳香系統(tǒng)(低于10個(gè)碳原子)相對(duì)應(yīng)。樣本HA2和HA3的H/C值最低,證明其芳香結(jié)構(gòu)含量高以及這些單元結(jié)合緊密。而HA7的H/C值(1.35)最高，證明這些環(huán)狀結(jié)構(gòu)在其中含量較低。O/H比值在0.49(HA7)～0.64(HA2)范圍變化，相比于O/H值較低的樣本，該樣本含氧官能團(tuán)如羧基、羥基、酚類等所占比例大。O/C值從0.66(HA7)變化到0.74(HA2)，該指標(biāo)的值越高，表明腐植酸的氧化度和腐殖化度越高，碳水化合物的含量越高。如表2，HA7的氧化度最低(0.16)，HA2最高(0.54)。樣本中C/N比沒有明顯差異，表明樣本間的生物性質(zhì)相似。

表2　待測(cè)腐植酸的化學(xué)性質(zhì)(表中結(jié)果為三次測(cè)量平均值)

注：HA1～HA11—腐植酸樣本個(gè)數(shù)，ω—內(nèi)部氧化度，A280—波長(zhǎng)在280 nm處吸光度，△logK—Kumada腐殖化指數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)偏差不超過4%。

腐植酸樣本2、3、4(分別為642、648和645 meq/100 g)的羧基和酚基含量最高，而HA8的含量最低 (489 meq/100 g)。其中，羧基官能團(tuán)數(shù)量大約是酚基數(shù)量的二分之一。表中HAs1、3、11的COOH官能團(tuán)含量最高(分別為420、420和422 meq/100 g)，HA8的最低(306 meq/100 g)。而腐植酸樣本2、3、4、5的酚基含量最多(分別為241、 241、232、234 meq/100 g)，HA1的最低(132 meq/100 g)。上述官能團(tuán)可能表示腐植酸的吸附性。另一方面，羧基和酚基官能團(tuán)為樣本提供了酸性環(huán)境。羧基含量較高的腐植酸表現(xiàn)的酸性更強(qiáng)。而酚基官能團(tuán)表現(xiàn)了弱酸性。腐植酸的紅外光譜表明存在含這種基團(tuán)的化合物。圖1是腐植酸樣本(HA 2、3、5、7)的光譜圖。

圖1　腐植酸樣本2,3,5,7的紅外光譜

Fig.1 Infrared spectra of humic acids Nos 2, 3, 5 and 7

光譜圖顯示了波段在3401到3415 cm-1范圍內(nèi)的的酚基和醇羥基的振動(dòng)波段。吸收光譜表明在HA2和HA4中OH的含量最高，在HA1和HA8中 OH的含量最少。烷烴和環(huán)烷的吸收范圍是2850～3850 cm-1。一般來說,在腐植酸中這些波段的吸光度很強(qiáng)，且上下波動(dòng)不超過10 cm-1。腐植酸的紅外光譜有兩個(gè)波段(最大在1716和1633 cm-1)，這可能源自COOH和COO-的不對(duì)稱拉伸振動(dòng)。通過COOH，COO-中對(duì)稱振動(dòng)的C=O結(jié)構(gòu)的波長(zhǎng)范圍分別是1228～1239和1228～1384 cm-1，確認(rèn)了羧基的存在。C=O的波段強(qiáng)度在HA2和HA4中最大，在腐植酸樣本1，7，8中最小。然而，需注意的一點(diǎn)是，由光譜分析得到的官能團(tuán)數(shù)量的結(jié)論可能因光譜吸收和波段重疊而造成一些誤差。

所有土壤和腐植酸的參數(shù)都趨于正態(tài)分布，并已用Saphiro-Wilk檢驗(yàn)。表3顯示土壤與腐植酸理化性質(zhì)間的相關(guān)系數(shù)。表中加粗部分為可信度在α=0.05下，兩要素間的顯著相關(guān)性(t-檢驗(yàn))。

表3　土壤性質(zhì)與腐植酸化學(xué)性質(zhì)間的相關(guān)系數(shù)

注：OHstr.- OH的彈性振動(dòng)，COOHasym.-COOH的不對(duì)稱振動(dòng)，COO-asym.- COO-的不對(duì)稱振動(dòng)。黑體為顯著相關(guān)。

根據(jù)研究結(jié)果可得，土壤的總碳、有機(jī)碳與腐植酸性質(zhì)無顯著關(guān)系，因?yàn)樘荚谀嗵坑倌噘|(zhì)土壤中有多種存在形式和豐富的來源，大量的有機(jī)碳可能來自其他腐殖化合物，例如富里酸、胡敏酸、不同分解階段的有機(jī)化合物(木質(zhì)素、脂肪、碳水化合物、單寧)以及動(dòng)植物在不同階段的分解產(chǎn)物。此外，總碳還包括碳酸鹽等無機(jī)部分。土壤灰分含量與腐植酸性質(zhì)間相關(guān)系數(shù)很低，因?yàn)槟嗵炕曳钟胁煌膩碓?不僅含泥炭植物分解轉(zhuǎn)化的灰分，也包括被風(fēng)和水?dāng)y帶而來的沉積礦物部分(二次灰分)，而腐植酸主要來源于動(dòng)植物等有機(jī)物腐殖化過程后的產(chǎn)物。因此，灰分含量和腐植酸性質(zhì)之間的關(guān)系很微弱。土壤容重與腐植酸性質(zhì)(E2/E6，E4/E6，△logK，A280)或腐植酸的氧、碳、氮含量無明顯相關(guān)關(guān)系。但土壤容重與腐植酸的氫含量和H/C比呈明顯負(fù)相關(guān)。土壤容重的增加導(dǎo)致腐植酸氧化度以及O/H、O/C比的增加，同時(shí)羧基含量、羧基和酚基官能團(tuán)的累積數(shù)量、OHstr.、COOHasym.、COO-asym.波段的吸光度也有所增加；圖2為波段高度與容重的相關(guān)關(guān)系，圖3是氧化度與容重的關(guān)系。

圖2　土壤容重與腐植酸官能團(tuán)數(shù)量的關(guān)系

Fig.2 Relationship between the density of peaty-muck soils and the functional groups of isolated humic acids measured as absorbance of FTIR bands.

圖3　土壤容重與腐植酸氧化程度的關(guān)系

Fig.3 Relationship between the density of peaty-muck soils and atomic ratios as well as the internal oxidation degree (ω)of isolated humic acids.

上述相關(guān)系數(shù)很高且在統(tǒng)計(jì)學(xué)上具有重要意義。土壤容重與腐植酸的密切聯(lián)系是很令人感興趣的，這可能是由于淤泥質(zhì)過程對(duì)土壤容重和有機(jī)物的理化性質(zhì)，主要是包括腐植酸的膠體部分產(chǎn)生了影響。淤泥質(zhì)過程造成泥炭容重的增加、孔隙度的減小可以解釋為進(jìn)一步脫水過程。另一方面，這為泥炭中含有纖維素、木質(zhì)素等有機(jī)化合物的進(jìn)一步分解提供條件。氧的增加促進(jìn)了腐殖物質(zhì)的氧化結(jié)構(gòu)的形成，即增加了COOH、OH等含氧官能團(tuán)的數(shù)量，加強(qiáng)了土壤的交換能力 。腐植酸的含氧量參數(shù)(O%、O/H、O/C、ω、COOH與OH含量)與土壤容重呈正相關(guān) (盡管與O%呈正相關(guān)，但相關(guān)系數(shù)檢驗(yàn)未達(dá)到統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，今后研究應(yīng)擴(kuò)大樣本數(shù)量)。這些結(jié)論間接證實(shí)了前人的研究。他們的調(diào)查顯示，隨著淤泥質(zhì)過程、腐殖化過程和礦化過程的進(jìn)行，會(huì)形成更多新的有機(jī)化合物，土壤容重增加。同時(shí)，這些過程需在更多氧氣參與下發(fā)生，因此,腐植酸中含氧官能團(tuán)增多。

土壤腐殖化指數(shù)、吸水指數(shù)與腐植酸的大多數(shù)性質(zhì)有相關(guān)性，Hz與W1兩參數(shù)的相關(guān)系數(shù)有相似的相關(guān)系數(shù)，且相關(guān)方向一致。土壤腐殖化指數(shù)與吸水指數(shù)以及腐植酸參數(shù)E2/E6、E4/E6、△logK、N%及C/N之間不存在相關(guān)關(guān)系。腐植酸的這些性質(zhì)與土壤容重、灰度、總碳和有機(jī)碳含量之間也無相關(guān)性。280nm處腐植酸的吸光度在統(tǒng)計(jì)上顯著地隨泥炭質(zhì)淤泥土壤Hz和W1值的增加而增加。該范圍內(nèi)吸光度的增加可能和其結(jié)構(gòu)的芳香度增加有關(guān)。根據(jù)Flaig腐殖化理論，芳香族化合物有可能隨著分解進(jìn)一步加深而增多。這就解釋了土壤參數(shù)W1，Hz和腐植酸280 nm吸光度之間的正相關(guān)性。我們的研究也證明，土壤參數(shù)W1和Hz的增加會(huì)伴隨氧化度和氧含量的增加，以及腐植酸結(jié)構(gòu)中氫含量的減少。這可能與結(jié)構(gòu)芳香化的進(jìn)行、氫含量的減少有關(guān)，其中氫含量的減少是芳香環(huán)中氫原子被富有不同官能團(tuán)的側(cè)鏈替換所導(dǎo)致的。此外，W1，Hz和腐植酸的含氧官能團(tuán)含量呈高度正相關(guān)。圖4為土壤吸水指數(shù)與腐植酸官能團(tuán)的關(guān)系。圖5是腐殖化指數(shù)與官能團(tuán)關(guān)系。

圖6顯示了吸水指數(shù)和腐植酸的原子比的相關(guān)性。由此可知腐植酸氧化度和氧含量(O/H，O/C和ω)隨著吸水指數(shù)的增加而增加，而H/C比隨吸水指數(shù)增加而減少。腐植酸原子比和土壤的腐殖化指數(shù)之間相關(guān)關(guān)系類似。R值分別為-0.63(H/ C)，0.67(O/H)，0.67(O/C)，0.65(ω)。通過土壤參數(shù)Hz、W1和OH、COOH基團(tuán)吸收譜帶峰值間的顯著正相關(guān)，證實(shí)了腐殖化指數(shù)和吸水指數(shù)隨著腐植酸中含氧官能團(tuán)增長(zhǎng)而提高，其中吸收譜帶的峰值通過提取的腐植酸的傅立葉紅外變換光譜測(cè)得。圖7揭示泥炭質(zhì)淤泥土壤的吸水指數(shù)與腐植酸中官能團(tuán)之間的相關(guān)關(guān)系。腐植酸的OH、COOH基團(tuán)的吸收譜帶峰值和土壤腐殖化指數(shù)之間的關(guān)系在統(tǒng)計(jì)上顯著相關(guān)，并具有與吸水指數(shù)相同的變化趨勢(shì)(R值分別為0.74(OHstr.)，0.78 (COOHasym.)和0.63(COO-asym.)。

在分解過程中，一些有機(jī)質(zhì)(如纖維素、木質(zhì)素、瀝青質(zhì))轉(zhuǎn)化為腐殖質(zhì)，即先轉(zhuǎn)化為富里酸再為腐植酸，并有大量含氧官能團(tuán)。羧基和酚基數(shù)量增加，O/C比增加，且結(jié)構(gòu)發(fā)生氧化。泥炭的腐殖化指數(shù)、吸水指數(shù)或者叫二次轉(zhuǎn)換指數(shù)的增加來表達(dá)其進(jìn)一步的分解。上述結(jié)論間接認(rèn)同了前人的研究結(jié)果，也就是有機(jī)土壤的表面電荷與腐殖化指數(shù)、吸水指數(shù)之間存在正相關(guān)。由于有機(jī)土壤的表面電荷主要來自腐殖質(zhì)的含氧官能團(tuán)，有人就假設(shè)土壤中W1，Hz和腐植酸的羧基、酚基官能團(tuán)之間可能存在關(guān)系。因此，他們的結(jié)果可以與我們的研究相比較。

圖4　泥炭淤泥質(zhì)土壤吸水指數(shù)與腐植酸官能團(tuán)(電位滴定)間的關(guān)系

Fig.4 Relationship between the water absorption index of peatymuck soils and the functional groups (potentiometric titration)of isolated humic acids

圖5　泥炭淤泥質(zhì)土壤腐殖化指數(shù)與腐植酸官能團(tuán)(電位滴定)間的關(guān)系

Fig.5 Relationship between the humification index of peatymuck soils and the functional groups (potentiometric titration)of isolated humic acids

圖6　泥炭淤泥質(zhì)土壤的吸水指數(shù)與腐植酸的原子比、氧化度之間的關(guān)系

Fig.6 Relationship between the water absorption index of peaty muck soils and atomic ratios as well as the internal oxidation degree (ω)of isolated humic acids

圖7　泥炭淤泥質(zhì)土壤的吸水指數(shù)與紅外光譜測(cè)量腐植酸官能團(tuán)之間的關(guān)系

Fig.7 Relationship between the water absorption index of peatymuck soils and the functional groups of isolated humic acids measured as absorbance of FTIR bands

概括來說，我們努力尋找著腐植酸與土壤性質(zhì)間的關(guān)系，并使用簡(jiǎn)單統(tǒng)計(jì)學(xué)檢驗(yàn)，試圖找出這種關(guān)系是否顯著且相關(guān)程度如何。目前我們可得出有機(jī)土壤的理化性質(zhì)與腐植酸的化學(xué)性質(zhì)之間存在統(tǒng)計(jì)上的顯著關(guān)系，且所有的顯著關(guān)系都發(fā)生在淤泥質(zhì)過程尤其是進(jìn)一步分解過程。土壤與腐植酸參數(shù)之間的高度相關(guān)證明了腐植酸組分在有機(jī)土壤腐殖化和礦化等轉(zhuǎn)化過程中所起的重要作用。同時(shí)腐植酸的狀態(tài)和性質(zhì)可以通過更簡(jiǎn)單的土壤參數(shù)來描述，而不需耗時(shí)分離腐植酸組分。獲得腐植酸與土壤性質(zhì)間的數(shù)學(xué)函數(shù)關(guān)系并且確認(rèn)其在統(tǒng)計(jì)上顯著相關(guān)是有可能的。掌握腐植酸性質(zhì)和土壤之間存在的統(tǒng)計(jì)函數(shù)，對(duì)于生態(tài)學(xué)的有機(jī)土壤保護(hù)以及農(nóng)業(yè)上利用簡(jiǎn)單的土壤信息描述腐植酸重要組分等方面很有價(jià)值。

3　結(jié)論

(1)土壤容重增加導(dǎo)致腐植酸、O/H、O/C比、氧化度、羧基和酚基含量的增加。因?yàn)橛倌噘|(zhì)過程中的脫水、破碎，使得土壤孔隙度降低、容重增大。同時(shí)，該過程的進(jìn)一步分解，發(fā)生在強(qiáng)耗氧的環(huán)境下，這與腐植酸包含大量羧基、醇羥基和酚基等含氧官能團(tuán)有關(guān)。

(2)土壤腐殖化指數(shù)、吸水指數(shù)的增加伴隨著腐植酸參數(shù)，如氧和含氧官能團(tuán)的含量、O/H、O/C比、氧化度、芳香度的增加。上述參數(shù)間的高度相關(guān)也許是因?yàn)楦菜嵴纪寥乐懈迟|(zhì)的絕大部分，且該組分在土壤系統(tǒng)的性質(zhì)中發(fā)揮了主導(dǎo)作用。

(3)土壤的灰分、總碳和有機(jī)碳對(duì)腐植酸化學(xué)性質(zhì)方面無顯著影響。我們推測(cè)是因土壤中存在著其他形式的碳，例如無機(jī)碳，或是有機(jī)碳不能由堿性溶液完全提取。

(4)研究表明，在沒耗時(shí)分離腐植酸的情況下評(píng)估其狀態(tài)、質(zhì)量和性質(zhì)是有可能的，但需建立在眾多土壤參數(shù)的基礎(chǔ)上。掌握腐植酸性質(zhì)和土壤之間存在的統(tǒng)計(jì)函數(shù)，對(duì)于生態(tài)學(xué)上有機(jī)土壤保護(hù)以及農(nóng)業(yè)上利用簡(jiǎn)單的土壤信息描述腐植酸重要組分等方面很有價(jià)值。

參考文獻(xiàn)(略)

譯自：Int.Agrophys.，2014，28：269～278。