不同来源腐殖质各组分的结构特征

吴蝶　黄莺　杨倩等

摘要：通过室内培养试验，采用红外光谱法对不同来源腐殖质各组分的结构特征进行研究。结果表明，猪粪-HA与沼渣-HA、玉米秸秆-HA相比，含有较多的脂肪族类物质、芳香族不饱和物质；玉米秸秆-FA与沼渣-FA相比，含有较多的羧基及碳水化合物；沼渣-HM与玉米秸秆-HM、猪粪-HM相比，含有较多的脂族烃类、芳香化合物、羧基、碳水化合物等。

关键词：胡敏素；胡敏酸；富里酸；红外光谱

中图分类号：S153.6+2 文献标志码： A 文章编号：1002-1302（2014）07-0304-02

收稿日期：2013-10-24

基金项目：贵州省自然科学基金（编号：黔科合J字[2010]2079）；贵州大学研究生创新基金（编号：研农2013012）.

作者简介：吴蝶（1989—），女，贵州开阳人，硕士研究生，从事土壤化学研究。E-mail：240325106@qq.com。

通信作者：黄莺，副教授，主要从事土壤肥力、农田环境研究。E-mail：huangying98@sina.com。有机物料是土壤有机质的重要来源之一，土壤施用有机物料，不仅能提高土壤肥力，同时也有利于土壤固碳。腐殖质作为土壤有机质的主体，根据酸碱溶解度不同，大体可分为胡敏酸（HA）、富里酸（FA）、胡敏素（HM）[1]。目前，关于土壤腐殖质的研究中多注重于利用元素分析、红外光谱等测定不同类型土壤的腐殖质结构[2-7]，对于同一土壤类型添加不同来源有机物料后土壤腐殖质各组分的结构特征却很少报道。本研究探讨了同一土壤类型添加不同来源有机物料腐殖质组分结构特征，旨在为土壤腐殖质各组分结构特征及其对重金属形态、含量的影响研究积累资料。

1材料与方法

1.1材料

黄壤采自贵州大学南校区松林坡（自然土），采样深度为0～20 cm，风干后过2 mm筛备用。供试土壤基本理化性质为：土壤有机碳含量18.08 g/kg，全氮含量0.93 g/kg，全磷含量0.56 g/kg，速效钾含量93.00 mg/kg，pH值5.6。玉米秸秆、猪粪、沼渣均采自贵州大学农学院试验基地，沤制后，自然风干过0.25 mm筛备用。供试有机物料基本性质见表1。试验用蒸馏水均为三重蒸馏水。

3结论与讨论

本研究表明，猪粪-HA与沼渣-HA、玉米秸秆-HA相比，含有较多的脂肪族类物质、芳香族不饱和物质，说明施用猪粪有利于增加HA中脂族C—H的比例。窦森等认为，从猪粪中提取的HA其脂族的含量高达80%以上[14]，这可能是施用猪粪会导致土壤胡敏酸发生脂族化的原因。玉米秸秆-FA与沼渣-FA相比，含有较多的羧基及碳水化合物。窦森等认为，随着腐殖化过程的进行，一般是C—H减少，—COOH增加[15]。研究发现，猪粪有利于腐殖物质的脂族化，说明猪粪-FA含有的羧基比玉米秸秆-FA、沼渣-FA少。沼渣-HM与玉米秸秆-HM、猪粪-HM相比，含有较多的脂族烃类、芳香化合物、羧基、碳水化合物等。另外，沼渣-HM、猪粪-HM可能还含有—OH。HA含有大量烷基链烃物质、芳香族物质，FA以碳水化合物为主，且含有较多羧基，这与前人研究结果[16]一致。HM以脂肪族类结构为主，并含有芳香化合物、羧基、碳水化合物等，与肖彦春等的研究结果[17]一致。土壤腐殖质是一类高分子化合物（混合物），影响其结构特征的因素较多，红外光谱是分析土壤腐殖质主要官能团的手段之一，在土壤腐殖质研究中具有非常重要的作用。但是，由于红外光谱的复杂性及腐殖质提取剂的影响，此方法还不能完全反映所测腐殖质的全部结构性质。本试验只是对腐殖质各组分进行初步的结构表征，下一步应采用核磁共振、元素组成等测试技术进行分析。

参考文献：

[1]李凯，窦森. 不同类型土壤胡敏素组成的研究[J]. 水土保持学报，2008，22（3）：116-119，157.

[2]Ma H，Allen H E，Yin Y. Characterization of isolated fractions of dissolved organic matter from natural waters and a wastewater effluent[J]. Water Research，2001，35（4）：985-996.

[3]Christensen J B，Jensen D L，Grn C，et al. Characterization of the dissolved organic carbon in landfill leachate-polluted groundwater[J]. Water Research，1998，32（1）：125-135.

[4]蒋疆，王果，陈芳育，等. 草炭溶解态有机物质与Cu2+、Cd2+络合稳定性的研究[J]. 土壤与环境，2002，11（2）：116-120.

[5]窦森，华士英. 施用有机肥料对胡敏酸结构特征的影响——胡敏酸的1H-核磁共振波谱[J]. 土壤学报，1997，34（3）：225-234.

[6]张晋京，窦森，李翠兰，等. 土壤腐殖质分组研究[J]. 土壤通报，2004，35（6）：706-709.

[7]Grasset L，Guignard C，Ambles A. Free and esterified aliphatic carboxylic acids in humin and humic acids from a peat sample as revealed by pyrolysis with tetramethylammonium hydroxide or tetraethylammonium acetate[J]. Organic Geochemistry，2002，33（3）：181-188.

[8]文启孝.土壤有机质研究法[M]. 北京：农业出版社，1984.

[9]鲍士旦.土壤农化分析[M]. 3版.北京：中国农业出版社，2008.

[10]鲁如坤. 土壤农业化学分析方法[M]. 北京：中国农业科学技术出版社，2000.

[11]窦森. 土壤有机培肥后HA结构性质变化规律的系统研究[D]. 沈阳：沈阳农业大学，1988.

[12]顾志忙，王晓蓉，顾雪元，等. 傅里叶变换红外光谱和核磁共振法对土壤中腐殖酸的表征[J]. 分析化学，2000，28（3）：314-317.

[13]吴景贵，王明辉，万忠梅，等. 玉米秸秆腐解过程中形成胡敏酸的组成和结构研究[J]. 土壤学报，2006，43（3）：443-451.

[14]窦森，陈恩凤，谭世文，等. 不同来源胡敏酸的结构表征[J]. 吉林农业大学学报，1989，11（2）：50-56，123.

[15]窦森，陈恩凤，须湘成，等. 施用有机肥料对土壤胡敏酸结构特征的影响——胡敏酸的光学性质[J]. 土壤学报，1995，32（1）：41-49.

[16]周江敏，代静玉，潘根兴.土壤中水溶性有机质的结构特征及其与富里酸、胡敏酸的比较[J]. 土壤，2004，36（1）：46-50.

[17]肖彦春，窦森. 土壤腐殖质各组分红外光谱研究[J]. 分析化学，2007，35（11）：1596-1600.endprint

摘要：通过室内培养试验，采用红外光谱法对不同来源腐殖质各组分的结构特征进行研究。结果表明，猪粪-HA与沼渣-HA、玉米秸秆-HA相比，含有较多的脂肪族类物质、芳香族不饱和物质；玉米秸秆-FA与沼渣-FA相比，含有较多的羧基及碳水化合物；沼渣-HM与玉米秸秆-HM、猪粪-HM相比，含有较多的脂族烃类、芳香化合物、羧基、碳水化合物等。

关键词：胡敏素；胡敏酸；富里酸；红外光谱

中图分类号：S153.6+2 文献标志码： A 文章编号：1002-1302（2014）07-0304-02

收稿日期：2013-10-24

基金项目：贵州省自然科学基金（编号：黔科合J字[2010]2079）；贵州大学研究生创新基金（编号：研农2013012）.

作者简介：吴蝶（1989—），女，贵州开阳人，硕士研究生，从事土壤化学研究。E-mail：240325106@qq.com。

通信作者：黄莺，副教授，主要从事土壤肥力、农田环境研究。E-mail：huangying98@sina.com。有机物料是土壤有机质的重要来源之一，土壤施用有机物料，不仅能提高土壤肥力，同时也有利于土壤固碳。腐殖质作为土壤有机质的主体，根据酸碱溶解度不同，大体可分为胡敏酸（HA）、富里酸（FA）、胡敏素（HM）[1]。目前，关于土壤腐殖质的研究中多注重于利用元素分析、红外光谱等测定不同类型土壤的腐殖质结构[2-7]，对于同一土壤类型添加不同来源有机物料后土壤腐殖质各组分的结构特征却很少报道。本研究探讨了同一土壤类型添加不同来源有机物料腐殖质组分结构特征，旨在为土壤腐殖质各组分结构特征及其对重金属形态、含量的影响研究积累资料。

1材料与方法

1.1材料

黄壤采自贵州大学南校区松林坡（自然土），采样深度为0～20 cm，风干后过2 mm筛备用。供试土壤基本理化性质为：土壤有机碳含量18.08 g/kg，全氮含量0.93 g/kg，全磷含量0.56 g/kg，速效钾含量93.00 mg/kg，pH值5.6。玉米秸秆、猪粪、沼渣均采自贵州大学农学院试验基地，沤制后，自然风干过0.25 mm筛备用。供试有机物料基本性质见表1。试验用蒸馏水均为三重蒸馏水。

3结论与讨论

本研究表明，猪粪-HA与沼渣-HA、玉米秸秆-HA相比，含有较多的脂肪族类物质、芳香族不饱和物质，说明施用猪粪有利于增加HA中脂族C—H的比例。窦森等认为，从猪粪中提取的HA其脂族的含量高达80%以上[14]，这可能是施用猪粪会导致土壤胡敏酸发生脂族化的原因。玉米秸秆-FA与沼渣-FA相比，含有较多的羧基及碳水化合物。窦森等认为，随着腐殖化过程的进行，一般是C—H减少，—COOH增加[15]。研究发现，猪粪有利于腐殖物质的脂族化，说明猪粪-FA含有的羧基比玉米秸秆-FA、沼渣-FA少。沼渣-HM与玉米秸秆-HM、猪粪-HM相比，含有较多的脂族烃类、芳香化合物、羧基、碳水化合物等。另外，沼渣-HM、猪粪-HM可能还含有—OH。HA含有大量烷基链烃物质、芳香族物质，FA以碳水化合物为主，且含有较多羧基，这与前人研究结果[16]一致。HM以脂肪族类结构为主，并含有芳香化合物、羧基、碳水化合物等，与肖彦春等的研究结果[17]一致。土壤腐殖质是一类高分子化合物（混合物），影响其结构特征的因素较多，红外光谱是分析土壤腐殖质主要官能团的手段之一，在土壤腐殖质研究中具有非常重要的作用。但是，由于红外光谱的复杂性及腐殖质提取剂的影响，此方法还不能完全反映所测腐殖质的全部结构性质。本试验只是对腐殖质各组分进行初步的结构表征，下一步应采用核磁共振、元素组成等测试技术进行分析。

参考文献：

[1]李凯，窦森. 不同类型土壤胡敏素组成的研究[J]. 水土保持学报，2008，22（3）：116-119，157.

[2]Ma H，Allen H E，Yin Y. Characterization of isolated fractions of dissolved organic matter from natural waters and a wastewater effluent[J]. Water Research，2001，35（4）：985-996.

[3]Christensen J B，Jensen D L，Grn C，et al. Characterization of the dissolved organic carbon in landfill leachate-polluted groundwater[J]. Water Research，1998，32（1）：125-135.

[4]蒋疆，王果，陈芳育，等. 草炭溶解态有机物质与Cu2+、Cd2+络合稳定性的研究[J]. 土壤与环境，2002，11（2）：116-120.

[5]窦森，华士英. 施用有机肥料对胡敏酸结构特征的影响——胡敏酸的1H-核磁共振波谱[J]. 土壤学报，1997，34（3）：225-234.

[6]张晋京，窦森，李翠兰，等. 土壤腐殖质分组研究[J]. 土壤通报，2004，35（6）：706-709.

[7]Grasset L，Guignard C，Ambles A. Free and esterified aliphatic carboxylic acids in humin and humic acids from a peat sample as revealed by pyrolysis with tetramethylammonium hydroxide or tetraethylammonium acetate[J]. Organic Geochemistry，2002，33（3）：181-188.

[8]文启孝.土壤有机质研究法[M]. 北京：农业出版社，1984.

[9]鲍士旦.土壤农化分析[M]. 3版.北京：中国农业出版社，2008.

[10]鲁如坤. 土壤农业化学分析方法[M]. 北京：中国农业科学技术出版社，2000.

[11]窦森. 土壤有机培肥后HA结构性质变化规律的系统研究[D]. 沈阳：沈阳农业大学，1988.

[12]顾志忙，王晓蓉，顾雪元，等. 傅里叶变换红外光谱和核磁共振法对土壤中腐殖酸的表征[J]. 分析化学，2000，28（3）：314-317.

[13]吴景贵，王明辉，万忠梅，等. 玉米秸秆腐解过程中形成胡敏酸的组成和结构研究[J]. 土壤学报，2006，43（3）：443-451.

[14]窦森，陈恩凤，谭世文，等. 不同来源胡敏酸的结构表征[J]. 吉林农业大学学报，1989，11（2）：50-56，123.

[15]窦森，陈恩凤，须湘成，等. 施用有机肥料对土壤胡敏酸结构特征的影响——胡敏酸的光学性质[J]. 土壤学报，1995，32（1）：41-49.

[16]周江敏，代静玉，潘根兴.土壤中水溶性有机质的结构特征及其与富里酸、胡敏酸的比较[J]. 土壤，2004，36（1）：46-50.

[17]肖彦春，窦森. 土壤腐殖质各组分红外光谱研究[J]. 分析化学，2007，35（11）：1596-1600.endprint

摘要：通过室内培养试验，采用红外光谱法对不同来源腐殖质各组分的结构特征进行研究。结果表明，猪粪-HA与沼渣-HA、玉米秸秆-HA相比，含有较多的脂肪族类物质、芳香族不饱和物质；玉米秸秆-FA与沼渣-FA相比，含有较多的羧基及碳水化合物；沼渣-HM与玉米秸秆-HM、猪粪-HM相比，含有较多的脂族烃类、芳香化合物、羧基、碳水化合物等。

关键词：胡敏素；胡敏酸；富里酸；红外光谱

中图分类号：S153.6+2 文献标志码： A 文章编号：1002-1302（2014）07-0304-02

收稿日期：2013-10-24

基金项目：贵州省自然科学基金（编号：黔科合J字[2010]2079）；贵州大学研究生创新基金（编号：研农2013012）.

作者简介：吴蝶（1989—），女，贵州开阳人，硕士研究生，从事土壤化学研究。E-mail：240325106@qq.com。

通信作者：黄莺，副教授，主要从事土壤肥力、农田环境研究。E-mail：huangying98@sina.com。有机物料是土壤有机质的重要来源之一，土壤施用有机物料，不仅能提高土壤肥力，同时也有利于土壤固碳。腐殖质作为土壤有机质的主体，根据酸碱溶解度不同，大体可分为胡敏酸（HA）、富里酸（FA）、胡敏素（HM）[1]。目前，关于土壤腐殖质的研究中多注重于利用元素分析、红外光谱等测定不同类型土壤的腐殖质结构[2-7]，对于同一土壤类型添加不同来源有机物料后土壤腐殖质各组分的结构特征却很少报道。本研究探讨了同一土壤类型添加不同来源有机物料腐殖质组分结构特征，旨在为土壤腐殖质各组分结构特征及其对重金属形态、含量的影响研究积累资料。

1材料与方法

1.1材料

黄壤采自贵州大学南校区松林坡（自然土），采样深度为0～20 cm，风干后过2 mm筛备用。供试土壤基本理化性质为：土壤有机碳含量18.08 g/kg，全氮含量0.93 g/kg，全磷含量0.56 g/kg，速效钾含量93.00 mg/kg，pH值5.6。玉米秸秆、猪粪、沼渣均采自贵州大学农学院试验基地，沤制后，自然风干过0.25 mm筛备用。供试有机物料基本性质见表1。试验用蒸馏水均为三重蒸馏水。

3结论与讨论

本研究表明，猪粪-HA与沼渣-HA、玉米秸秆-HA相比，含有较多的脂肪族类物质、芳香族不饱和物质，说明施用猪粪有利于增加HA中脂族C—H的比例。窦森等认为，从猪粪中提取的HA其脂族的含量高达80%以上[14]，这可能是施用猪粪会导致土壤胡敏酸发生脂族化的原因。玉米秸秆-FA与沼渣-FA相比，含有较多的羧基及碳水化合物。窦森等认为，随着腐殖化过程的进行，一般是C—H减少，—COOH增加[15]。研究发现，猪粪有利于腐殖物质的脂族化，说明猪粪-FA含有的羧基比玉米秸秆-FA、沼渣-FA少。沼渣-HM与玉米秸秆-HM、猪粪-HM相比，含有较多的脂族烃类、芳香化合物、羧基、碳水化合物等。另外，沼渣-HM、猪粪-HM可能还含有—OH。HA含有大量烷基链烃物质、芳香族物质，FA以碳水化合物为主，且含有较多羧基，这与前人研究结果[16]一致。HM以脂肪族类结构为主，并含有芳香化合物、羧基、碳水化合物等，与肖彦春等的研究结果[17]一致。土壤腐殖质是一类高分子化合物（混合物），影响其结构特征的因素较多，红外光谱是分析土壤腐殖质主要官能团的手段之一，在土壤腐殖质研究中具有非常重要的作用。但是，由于红外光谱的复杂性及腐殖质提取剂的影响，此方法还不能完全反映所测腐殖质的全部结构性质。本试验只是对腐殖质各组分进行初步的结构表征，下一步应采用核磁共振、元素组成等测试技术进行分析。

参考文献：

[1]李凯，窦森. 不同类型土壤胡敏素组成的研究[J]. 水土保持学报，2008，22（3）：116-119，157.

[2]Ma H，Allen H E，Yin Y. Characterization of isolated fractions of dissolved organic matter from natural waters and a wastewater effluent[J]. Water Research，2001，35（4）：985-996.

[3]Christensen J B，Jensen D L，Grn C，et al. Characterization of the dissolved organic carbon in landfill leachate-polluted groundwater[J]. Water Research，1998，32（1）：125-135.

[4]蒋疆，王果，陈芳育，等. 草炭溶解态有机物质与Cu2+、Cd2+络合稳定性的研究[J]. 土壤与环境，2002，11（2）：116-120.

[5]窦森，华士英. 施用有机肥料对胡敏酸结构特征的影响——胡敏酸的1H-核磁共振波谱[J]. 土壤学报，1997，34（3）：225-234.

[6]张晋京，窦森，李翠兰，等. 土壤腐殖质分组研究[J]. 土壤通报，2004，35（6）：706-709.

[7]Grasset L，Guignard C，Ambles A. Free and esterified aliphatic carboxylic acids in humin and humic acids from a peat sample as revealed by pyrolysis with tetramethylammonium hydroxide or tetraethylammonium acetate[J]. Organic Geochemistry，2002，33（3）：181-188.

[8]文启孝.土壤有机质研究法[M]. 北京：农业出版社，1984.

[9]鲍士旦.土壤农化分析[M]. 3版.北京：中国农业出版社，2008.

[10]鲁如坤. 土壤农业化学分析方法[M]. 北京：中国农业科学技术出版社，2000.

[11]窦森. 土壤有机培肥后HA结构性质变化规律的系统研究[D]. 沈阳：沈阳农业大学，1988.

[12]顾志忙，王晓蓉，顾雪元，等. 傅里叶变换红外光谱和核磁共振法对土壤中腐殖酸的表征[J]. 分析化学，2000，28（3）：314-317.

[13]吴景贵，王明辉，万忠梅，等. 玉米秸秆腐解过程中形成胡敏酸的组成和结构研究[J]. 土壤学报，2006，43（3）：443-451.

[14]窦森，陈恩凤，谭世文，等. 不同来源胡敏酸的结构表征[J]. 吉林农业大学学报，1989，11（2）：50-56，123.

[15]窦森，陈恩凤，须湘成，等. 施用有机肥料对土壤胡敏酸结构特征的影响——胡敏酸的光学性质[J]. 土壤学报，1995，32（1）：41-49.

[16]周江敏，代静玉，潘根兴.土壤中水溶性有机质的结构特征及其与富里酸、胡敏酸的比较[J]. 土壤，2004，36（1）：46-50.

[17]肖彦春，窦森. 土壤腐殖质各组分红外光谱研究[J]. 分析化学，2007，35（11）：1596-1600.endprint