长期稻草还田对胡敏酸化学结构的影响--高级13C NMR研究

• 作者: 张佳宝 徐基胜 赵炳梓
• 来源期刊: 农业环境科学学报
• 关键词: 胡敏酸 水稻土 multiCP/MAS δ13C 元素分析
• 年，卷（期）: 2017,（1）
• 所属期刊栏目: 土壤环境
• 页码范围: 116-123
• 页数: 8页
• 分类号: S153
• 语种: 中文
• DOI: 10.11654/jaes.2016-1032

摘要

为了从分析技术上对胡敏酸的结构分异进行定量化研究，以湖南桃源地区的长期（1990—2011年）田间试验为平台，采用元素分析、稳定碳同位素分析和高速多重倾斜幅度交叉极化/魔角自旋（Multiple cross-polarization/magic angle spinning, multiCP/MAS）定量测定技术结合选择性官能团测定的固态13C核磁共振（Nuclear magnetic resonance, NMR）方法，旨在利用系列技术阐明连续22年稻草还田对土壤胡敏酸化学结构的影响。结果表明，稻草还田后胡敏酸含量增加了78%，但元素组成没有发生显著变化，其分子饱和程度、氧化度和极性都与不施肥对照很接近。稻草还田土壤胡敏酸的δ13C值低于对照，表明长期稻草还田提高了非极性物质来源的碳。定量multiCP/MAS NMR方法则证实稻草还田后主要提高了土壤胡敏酸的脂类、芳香族物质和木质素比例，而蛋白质、多肽和糖类物质的比例则有所降低，从而导致烷基/烷氧基比值及疏水性指数增大，表明其分解程度增加，疏水性特征更加明显。高级NMR技术进一步发现胡敏酸中有大量的质子化碳，稻草还田后质子化芳香碳比例增加，但质子化异头碳和烷氧基比例降低，而它们的非质子化碳相对稳定；δ113~93化学位移内除异头碳外还含有芳香碳，且稻草还田的芳香碳在此化学位移内的比例更高。可见稻草还田后土壤胡敏酸的量和结构均有所变化，高级测定技术对结构的刻画有助于了解长期稻草还田肥力的提升机制。