聚合氨基酸对北方水稻土中氧化铁转化与活性有机碳组分的影响

发布时间：2018-10-21 16:47

【摘要】：氧化铁在土壤中的含量较为丰富,由于其氧化还原特性,其形态、结构及性质易受环境影响而发生变化。淹水厌氧环境下土壤微生物以有机质等作为电子供体,经电子传递使Fe(Ⅲ)还原为Fe(Ⅱ)。该过程能够缓解重金属毒性、抑制甲烷排放,对土壤有机污染物的降解与净化方面有重要意义,因此研究铁转化及其还原是当今环境化学的热点问题。土壤中电子供体及受体数量是限制氧化铁形态转变及铁的还原的因素之一,而添加外源有机物料,一方面可增加土壤电子供体数量从而促进Fe(Ⅲ)还原,另外通过增大与氧化铁的接触,使铁的溶解度增加,促进其活化络合。水稻土施用聚合氨基酸不仅能给稻田提供养分,还能改变其土壤有机碳组成,因此能在不同程度上影响土壤中氧化铁的转化,使氧化铁含量和形态存在较大的分异。本研究以中国北方不同类型(棕壤型、草甸土型和滨海盐渍型)水稻土为研究对象,采用室内恒温淹水厌氧培养方法研究不同类型水稻土氧化铁形态变化特征,通过添加γ-聚谷氨酸(γ-PGA)和聚天冬氨酸(PASP)两种外源肥料增效剂对水田土壤铁还原、氧化铁形态及活性有机碳组分的影响研究,比较不同起源水稻土在氧化铁形态及铁还原过程中对两种外源氨基酸的利用能力的差异,并探究氧化铁形态和铁还原与土壤活性有机碳组分间的相关关系,为深入研究该过程提供科学依据。实验结果如下:(1)供试的北方3种典型水稻土中,游离铁含量由高到低为:滨海盐渍型草甸土型≥棕壤型;络合态铁含量:棕壤型滨海盐渍型≥草甸土型;而无定形铁含量由高到低为:棕壤型滨海盐渍型草甸土型。(2)外源聚合氨基酸对各水稻土中氧化铁形态转化的影响不同:添加γ-聚谷氨酸和聚天冬氨酸对水稻土游离氧化铁的含量没有明显影响;而添加γ-聚谷氨酸能有效增加水稻土中无定形铁和络合态铁的含量,有利于提高土壤中有效铁含量,显著活化铁氧化物,抑制各类型水稻土中铁的老化;而聚天冬氨酸对水稻土无定形铁和络合态铁没有明显的激发效应。(3)添加γ-PGA和PASP均能促进各类型水稻土中氧化铁的还原,且γ-PGA对铁的还原能力较PASP强。γ-PGA和PASP处理下对各水稻土中铁还原能力的顺序相同,其大小均依次为:棕壤型草甸土型滨海盐渍型。(4)不同类型水稻土中Fe(Ⅱ)的生成一定程度上降低了游离铁的转化,使其结晶化得到抑制,同时,Fe(Ⅱ)与无定形铁和络合态铁显著的正相关关系表明土壤中铁氧化物的反应性与铁化合物的形态有关:通常即铁氧化物的络合活化程度愈厉害,则反应性增强愈甚。(5)γ-PGA促进了土壤碳库的累积,提升了土壤有机碳库的稳定性。而三种水稻土经PASP处理后虽然在一定程度上提高了土壤中微生物量碳的比例,但却抑制了对土壤中ROC的分解转化,其对维持碳库稳定和提升土壤有机碳的积累效果不及γ-PGA。(6)三种水稻土中的活性有机碳组分(ASOC)组分含量与氧化铁形态有一定的联系,ASOC组分含量的提升能有效阻碍氧化铁的沉淀,妨碍晶质氧化铁的形成,活性有机质与铁的结合,通过还原使铁进入土壤溶液中,从而促进了氧化铁的活化,从而抑制铁的结晶老化。
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【学位授予单位】：沈阳农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S153
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本文编号：2285740