（植物营养学专业论文）溶解性有机质的动态变化及对铜锌吸附解吸行为的影响.pdf

中文摘要 溶解性有机质( d i s s o l v e do r g a n i cm a t t e r ，d o m ) ，亦称水溶性有机质，主要是 指能够溶解于水、酸或碱溶液中的有机质，如天然水中的有机质、土壤溶液中的 有机质、土壤和有机肥中能被水、酸或碱等浸提的有机质。其操作上的定义为能 通过0 4 5 i _ t m 滤膜的有机质。由于其水溶性特点，d o m 被认为是陆地生态系统和 水生生态系统中一种重要的、非常活跃的化学组分，是土壤圈与相关圈层物质交 换的重要形式，影响着成土过程和营养物质的输送，以及重金属的环境行为特性 ( 如毒理性、迁移转化性和生物可降解性等) 。随着d o m 日益引起人们的关注以及 重金属污染现状严重，使得d o m 对重金属环境行为的影响研究成为土壤学、生 态学和环境科学等学科的研究热点。本研究以有机物料( 水稻秸秆) 为d o m 来 源，研究了有机物料腐解过程中d o m 的动态变化。同时，采用完全混合法定量 地研究了各腐解阶段d o m 对铜和锌在土壤中吸附解吸行为的影响，得到以下主 要结论： ( 1 ) 采用化学分析的方法研究了有机物料( 水稻秸秆) 分解过程中产生d o m 的变化特征。结果表明，有机物料分解期间溶出d o m 的含量与化学组成是一个 动态变化的过程。在有机物料分解的初期阶段，有机物料自身溶出的水溶性物质 等是d o m 的主要来源，此时d o m 组成以碳水化合物和有机酸为主。随着秸秆 的进一步腐解，半纤维素、纤维素的分解产物成为d o m 的主要来源，此时d o m 组成主要是分子量大、芳香性较强的物质。秸秆分解9 1 天后，d o c 、d o n 、水 溶性糖、溶解性酚酸都趋于稳定，但d o m 各组分的含量仍处于变化中。 ( 2 ) 随着秸秆腐解的不断进行，提取的d o m 其a l o g k 先上升后下降，而 a 2 8 0 值、a 2 5 4 值和e 4 e 6 升高，表明d o m 氧化程度和芳香性增强，脂族性降低， 分子结构向复杂化方向转变，分子量增大。 ( 3 ) 秸秆主要有机成分为纤维素、半纤维素，其他成分如木质素、苯醇溶 出物及水溶性物质等的含量相对较少，苯醇溶出物和水溶性物质最易被分解，纤 维素和半纤维素相对较难分解，木质素最难被分解。 ( 4 ) c u 和z n 的吸附解吸作用存在两段行为，即快速吸附阶段和慢速吸附 阶段，5 h 内能基本达到平衡。同时，f r e u n d i l c h 方程能很好地描述c u 和z n 在 土壤中的吸附解吸行为，c u 存在解吸迟滞现象，解吸并不完全是吸附的可逆过 v 程，c u 和z n 二者的吸附解吸存在不同的机制。 ( 5 ) 加入0 d d o m 能增大吸附和解吸体系中的p h 值，明显降低c u 在土壤 中的迟滞系数，抑制c u 在黄筋泥( 水稻土) 上的吸附、促进其解吸，且与对照 和其它几个阶段d o m 的影响存在极显著差异( p o 0 1 ) 。加入其它腐解阶段的 d o m 也能增大吸附和解吸体系中的p h ，在c u 浓度较低时降低迟滞系数，抑制 吸附，促进解吸，高浓度时增加迟滞系数，促进吸附，抑制解吸。 ( 6 ) 加入0 d 。d o m 能显著增加z n 吸附和解吸体系中的p h 值，明显降低其 解吸迟滞系数，抑制z n 在黄筋泥( z k 稻土) 中的吸附、促进解吸，与其他几个 阶段d o m 存在极显著差异q 0 0 1 ) 。加入其他几个阶段d o m 也能增加吸附解 吸体系中的p h ，但明显增高了吸附解吸的迟滞系数，促进吸附，抑制解吸。 关键词：溶解性有机质；铜；锌；吸附；解吸；迟滞系数 v i a b s t r a c t d i s s o l v e do r g a n i cm a t t e r ( d o m ) i sd e f i n e da si tc a l lb ee x t r a c t e db yw a t e r ，a c i d a n da l k a l i ，l i k eo r g a n i cm a t t e ri nw a t e r , s o i ls o l u t i o na n do r g a n i cm a t e r i a l s t h e o p e r a t i o nd e f i n i a t i o no fd o m i sd e f i n e dt h r o u g hf i l t r a t i o n ，t h es i z el i m i t ，w h i c hi s u s e dt od i f f e r e n t i a t ed o mf r o mp a r t i c u l a t eo r g a n i cm a t t e r , i ss o m e w h a ta r b i t r a r y , b u t t h e r ei sa l la l m o s tu n i v e r s a lc o n s e n s u st h a ti ti sa r o u n do 4 5g m i i lt h ep a s t2 0y e a r s ，m u c hp r o g r e s sh a sb e e nm a d ei nt h eu n d e r s t a n d i n go fd o m f u n c t i o n si nt e r r e s t r i a la n da q u a t i ce c o s y s t e m s i nt h ep r e s e n c eo fd o m ，w e a t h e n n g r a t e sc a nb ea c c e l e r a t e d ，a n dd o mp l a y sac e n t r a lr o l ed u r i n gp o d s o l i s a t i o n f u r t h e r m o r e ，d o mc o n t a i n so r g a n i c a l l yb o u n dn u t r i e n t ss u c ha sn ，pa n ds ，a n d d o md y n a m i c sw i l lt h e r e f o r ea l s oa f f e c tt h e i rm o b i l i t ya n da v a i l a b i l i t y t o d a y ，i ti s c o m m o n l ya c k n o w l e d g e dt h a td o mc a r la f f e c tt h es o l u b i l i t y ，b i o d e g r a d a t i o na n d m o b i l i t yo fh e a v ym e t a la n dt h u sc o n t r i b u t e st op o l l u t a n t t r a n s p o r to rt om i c r o n u t r i e n t a v a i l a b i l i t y f o rm o r ec o n c e n t r a t e do nh e a v ym e t a lp o l l u t i o n ，s t u d y i n gt h e r e l a t i o n s h i pb e t w e e nd o ma n dh e a v ym e t a lp o l l u t a n t sw i l lb et h ef r o n t i e ro fs o i l s c i e n c e ，e c o l o g ya n de n v i r o n m e n ts c i e n c e t h ed y n a m i co fd o md e r i v e df r o m v a r i o u ss t a g e so fc r o ps t r a wd e c o m p o s i t i o nh a v eb e e ns t u d i e di nt h i sr e s e a r c h ，i t s e f f e c to nt h es o r p t i o n d e s o r p t i o nb e h a v i o ro fc o p p e r ( c u ) a n dz i n c ( z n ) i ns o i lh a d b e e na l s os t u d i e d t h em a i nr e s u l t sa sf o l l o w s ： ( 1 ) t h ed y n a m i cc h a n g e so fd o m d e r i v e df r o mc r o ps t r a wd e e o m p o s i t i o nw a s s t u d i e db yu s i n gc h e m i c a la n a l y s i s t h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h ec o n t e n ta n d c o n s t i t u e n t so fd o mw a si nd y n a m i cc h a n g e sa ta l lt h ei n c u b a t i o ns t a g e s a tt h e i n i t i a ld e c o m p o s i t i o ns t a g e s ，t h ed o m o r i g n a t e df r o mw a t e r - d i s s o l v e dm a t t e rd e r i v e d f r o m o r g a n i cm a t e r i a l s ，t e m p e r a t e l y ，t h ep r i m a r yc o m p o s i t i o n o fd o mw a s c a r b o n h y d r a t e sa n dr n i c r o m o l e c u l a ro r g a n i ca c i d ，i t sh y d r o p h i l ew a sal i t t l es t r o n g w i t hc r o ps t r a wd e c o m p o s i t i o n ，t h ed o m o r i g a n t e df r o mt h ep r o d u c to fc e l l u l o s ea n d h e m i c e l l u l o s ed e c o m o s i t i o n t e m p e r a t e l y ，t h ed o mw e r em a c r o m o l e c u l a rm a t t e r ， i t sa r o m a t i c i t ya n dh y d r o p h o b i en a t u r ei n c r e a s e d t h ed o c ，d i s s o l v e dn i t r o g e n ， d i s s o l v e ds u g a ra n dp h e n o la c i di n c r e a s e dg r a d u a l l yu n t i lc o n s t a n ta f t e r91 d a y s v i i i n c u b a t i o n ，b u tt h ec o m p o s i t i o n sw e r es t i llc h a n g i n g ( 2 ) d u r i n gt h ec r o ps t r a wd e c o m p o s i t i o n ，t h eal o g kv a l u ei n c r e a s e da tf i r s t ， t h e nd e c r e a s e d ，w h i l ea 2 s 0 、a 2 5 4a n d i n c r e a s e d ，w h i c hi n d i c a t e dt h a tt h e a r o m a t i c i t ya n do x i d a t i o nd e g r e eo fd o mi n c r e a s e d ，t h e i rm o l e c u l a rs 仃u c n l r eb e c 锄e l e s sa l i p h a t i ca n dm o r ec o m p l e x ( 3 ) c e l l u l o s ea n dh e m i c e l l u l o s ea r et h em a i nc o m p o n e n t so fc r o ps t r a w ，t h eo t h e r c o m p o n e n t s ，s u c ha sl i g n i n 、a l c o h o l - b e n z e n ed i s s o l u b i l i t y 、w a t e r s o l u b l eo r g a n i c c o m p o u n d s a r e c o m p a r a t i v e l y f e w n e s s a l c o h o l b e n z e n e d i s s o l u b i l i t y a n d w a t e r - s o l u b l eo r g a n i cc o m p o u n d sa r eb ed e c o m p o s e df i r s t ，h e m i c e l l u l o s ea n d c e l l u l o s ea r eb ed e c o m p o s e ds e c o n d ，l i g n i ni sh a r dt ob ed e c o m p o s e d ( 4 ) s o r p t i o no fm o d e lp o l l u t a n t si n s o i lw a sb i p h a s i c ，af a s ts o r p t i o np h a s e f o l l o w e db yas l o ws o r p t i o np h a s e t h ee q u i l i b r i u mr e a c h e di n5h o u r s l i k e w i s e ， d e s o r p t i o nw e r eb i p h a s i c ，t o o ，c o n t a i n i n gaf a s tp h a s en om o r et h a n5h o u r s ，i nw h i c h as m a l lp o r t i o nm o d e lp o l l u t i o na d s o r b e di ns o i ld e s o r b e di n t oa q u e o u sp h a s eq u i k l y ， h o w e v e r ，t h eo t h e rp o r t i o ns e e m e dt ob er e s i s t a n tt od e s o r p t i o n i tw a sf o u n dt h a tt h e s o r p t i o n d e s o r p t i o nh y s t e r s i so fc ui ns o i lw a ss t a t i s t i c a l l ys i g n i f i c a n t t h ef r e u n d l i c h m o d e lc a nc o m l e t e l ye x p l a i n e dt h em e c h a n i s mo fc ua n dz ns o r p t i o na n dd e s o r p t i o n ( 5 ) w i t h i nt h es e l e c t e dc o n c e n t r a t i o nr a n g eo ft h ec ua n dd o m i nt h i ss t u d y ， 0 d d o mi n c r e a s e dt h ep ho fs o r p t i o n - d e s o r p t i o ns y s t e m ，s i g n i f i c a n t l yd e c r e a s e dt h e h y s t e r e s i si n d e xo fs o i lc u ，g r e a t l yr e d u c e dt h es o r p t i o nc a p a c i t yo fs o i lc u ，a n d a c c e l e r a t e dt h ed e s o r p t i o no fs o i lc u f u r t h e r ，t h e r ei ss i g n i f i c a n td i f f e r e n c e ( p 猪粪h a 。g r o s s o 掣3 0 1 用1 h - n m r 对土壤d o m 与商业腐 殖酸的研究结果表明，d o m 主要由非芳香族化合物组成，而商业腐殖酸则同时 含有芳香族与脂肪族物质。 碳谱也是核磁共振中研究有机质结构的方法之一，它的运行费用要低于氢 谱，所以是目前采用比较广泛的。碳是有机质组成结构中的骨架元素，因此研究 碳的组成更能够说明有机质的结构特征【2 0 1 。k a i s e r 等3 1 1 用液态1 3 c - n m r 研究了 枯枝落叶层渗滤液d o m 的结构特征，结果表明不同植被渗滤液d o m 的结构不 同，且d o m 不同分组组分结构特征也具有明显差异。顾志忙等【3 2 】用f t i r 和 1 3 c n m r 的方法对土壤中的腐殖酸进行了研究，由1 3 c - n m r 的分析得出了4 种 腐殖酸的组成中，以烷氧基c 的含量最高、脂类c 含量均略高于芳香c 的含量。 沈其荣等用氢谱和碳谱两种方法研究了化学处理前后水稻秸秆d o m 的变化， 表明d o m 在处理后的芳香性降低，结构和组成变得简单了。 通过这些方法对d o m 进行综合的分析研究，能够反映出其中的官能团及比 例，能使我们更好的了解d o m 的性质及其环境效益。 1 2 3d o m 分组 d o m 是一类复杂的混合物，其组分对它在土壤中的行为和功能都有比较大 的影响，所以将其组分分开进行研究是很重要的，但在实际操作中还不可能对所 有d o m 进行逐一分离，只能根据它们的某些特性，将其分成不同组分( 或形态) ， 然后分别加以研究。现在对d o m 的分组方法可按它的分子量来分，或者按疏水 一亲水性、酸碱性质来分，还可以按照元素和功能团来划分。目前研究者最常采 用的是按照分子量和电荷特性、极性来分。 1 2 3 1 按分子量分组 d o m 中的分子量分布可以反映出它们的特征，土壤中d o m 的分子量分布 跟它的环境行为和功能有关，不同来源的d o m 分子量分布具有一定的差异。目 前，常采用凝胶色谱法、膜透析法和超滤法对d o m 按照分子量进行分级，其中 超滤法因其操作简单是目前普遍采用的方法。 董秉直等【3 4 】用超滤法对黄浦江上游水源中的d o m 分子量的分布进行了研 究，表明黄浦江中d o m 分子量分布受到湖泊以及人为污水的共同影响，其低分 子量的溶解性有机质占多数，腐殖酸含量和三氯甲烷生成潜能在夏季的时候最 高，冬季时最低。张甲坤等【3 5 】用凝胶色谱法对我国代表土样中d o m 与富里酸的 分子量进行了研究，表明了土壤d o m 与富里酸平均分子量大小具有自东北向西 南递减的一般趋势，他们指出水热条件是影响水溶性有机物分子量空间分布的主 要因素。倪进治等【3 6 】研究了土壤中的溶解性有机碳( w s o c ) ，其分子量大概是 7 0 0 1 5 0 0 d a 的有机物组成，与土壤和地表水中的富啡酸相似。z h a o 等【37 】利用超 滤膜法将珠江水中的d o m 分成了大于5 0 0 k d a 、1 0 0 k d a 5 0 0 k d a 、 3 0 k _ d a 1 0 0 k d a 、1 0 k d a 3 0 k d a 、3 k d a - 1 0 k d a 、1 k d a - 3 k d a 、5 0 0 d a - 1 k d a 和小于 5 0 0 d a 的八个组分来研究分子量分布的特征。由于不同的学者采用的分组标准不 统一，使得研究的结果之间还是缺乏一定的可比性，但是在同一种方法之间进行 比较，基本上还是可以提供关于d o c 的有用信息，不过值得注意的是，如果d o c 的浓度含量太低( d o c z n 2 + ，并随p h 的增加而增加。c h r i s t o p h e r 等【7 7 】研究了1 8 种 荷兰土样中d o m 对重金属吸附解吸关系的影响，表明富里酸在酸性环境中对金 属之间的交互作用调控能力大于胡敏酸，溶解性有机碳对重金属离子浓度的调节 发生在p h 值较高的时候。 研究表明除了土壤中自身存在的d o m ，外源性的d o m 对重金属的吸附解 吸还是有很显著的影响。有研究表明，添加外源d o m ，提高其在土柱或沙柱中 的浓度可以显著增加铜和镉离子在土壤中的浓度，增加它们的溶解性【7 8 1 。李剑 超和王果【7 9 】的研究也显示，添加外源性的铜和镉以及有机物能够显著增加土壤 溶液中重金属和有机质的络合，改变土壤中的元素性能。 1 4 2d o m 对重金属生态毒性的影响 d o m 能增大重金属污染土壤的生态风险，因为它可以通过直接或间接作用 增加重金属的溶解性，提高它们的迁移能力，由于它们的活性提高则会对土壤中 的微生物带来更大的毒性，增加植物对它们的吸收，加大对植物的毒性。陈志军 等8 川的研究发现了在赤红土中施加稻秆d o m 可以显著增加蔬菜体内c d 的含 量，加重危害程度。a n t o n i a d i s 和a l l o w a y e 8 1 】研究表明，在土壤中加入d o c 能 提高重金属被红三叶草的吸收的量，而且与土壤颗粒组成有关。 2 材料与方法 2 1 实验材料 供试水稻秸杆采自浙江温州市白象镇，为双季稻，带回风干后用粉碎机粉 碎过l m m 筛，塑料袋保存备用。其化学组成成分见表1 。 表1 水稻秸秆基本化学组成( ) t a b l e1c h e m i e a lc o n t e n t so ft h er i c es t r a w 供试黄筋泥( 水稻土) 采自金华市，母质为第四纪红壤。新鲜土样采回后拣 出枯枝落叶等残渣，经风干、磨细、过6 0 目和1 0 0 目筛，装袋备用，一部份供 测土壤基本理化性质，结果见表2 所示；另一部分供吸附实验用，同时将一部分 鲜土样过2 m m 筛后置于4 c 冰箱保存，供培养用。 1 2 表2 供试土壤的理化性质 t a b l e2p h y s i c a la n dc h e m i c a lp r o p e r t i e so ft h es e l e c t e ds o i l s 2 2 实验设计 本实验主要分为秸秆腐解培养和提取、不同腐解阶段d o m 化学成分的动态 变化和吸附解吸实验三部分。 本实验研究目的为考察土壤对重金属的吸附能力，因此忽略非土壤吸附因素 所造成的损失。在实验过程中均保持密封，同时加有n a n 3 作抑茵剂，防止微生 物对实验结果的影响。对照实验结果表明，在1 2 h 内液相中c u 和z n 损失量极 小，当体系中加有土壤后，液相浓度应该更低，其损失率也应该更低。因此可以 认为液相中c u 和z n 的降低主要是由于土壤的吸附作用造成，其他的损失途径 可以忽略不计。 2 2 1d o m 的培养及提取 2 2 1 1d o m 的培养 新鲜土样于室温下放置2 天，待微生物活化。 土壤接种悬液的制备：1 0 9 新鲜土壤与1 5 0 m l 自来水混合，振荡2 小时，静 置过夜，上清液用定量滤纸过滤，每个培养样接种量为5 m l 。 腐解试验：在2 5 0 m l 三角瓶中加入3 0 9 石英砂和3 9 水稻秸杆( 即1 0 ：1 比例) 和土壤接种液5 m l ，混匀后将含水量调至田间持水量的8 0 左右，放入培养箱中， 在2 5 。c 恒温条件下培养，培养过程中水分损失通过称重法给予补充，重复3 次。 空白对照：在2 5 0 m l 三角瓶中直接加入石英砂约3 0 9 ( 干重) ，调节水分并 培养，重复3 次。 2 2 1 2d o m 的提取 在一定时间段，取出培养的三角瓶。在三角瓶中加入6 0 m l 的去离子水，连 续振荡2 h ，5 0 0 0 转分离心1 5 m i n ，接着1 2 0 0 0 转离心1 0 m i n ，抽滤过o 4 5 1 x m 滤 膜，将滤液定容到1 0 0 m l ，溶液即为d o m ，于冰箱保存。 2 2 1 3 秸秆腐解过程中化学成分的变化 在2 5 0 m l 烧杯中，加入3 0 0 0 9 水稻秸秆( 干重计) ，土壤接种液5 r r d ，加入足 量的蒸馏水使有机物料的湿度达最大持水量的8 0 ，设3 个重复，放入培养箱中， 在2 5 。c 恒温条件下培养，培养过程中损失的水分通过称重法给予补充，重复3 次。 在第0 、3 、7 、1 4 、2 1 、3 5 、4 9 、6 3 和9 1 天( 所设置时间经过预备实验确定) 取样分析，取出样品后，将烧杯置于1 0 5 烘箱中烘干6 小时，冷却2 0 分钟后称重， 根据样品的失重，可计算其水分的含量，取经烘干的秸秆1 9 左右分析其化学组成， 采用近似系统法测定秸秆的化学组成。 2 2 2d o m 组分的动态变化 按上述的培养和提取方法，分别在0 、3 、7 、1 4 、2 1 、3 5 、4 9 、6 3 、9 1 、1 1 9 、 1 4 7 、1 8 0 天( 所设置时间经过预备实验确定) 取出三角瓶，提取出d o m ，测定 其d o c 、d o n 、水溶性糖、酚酸、p h 值，并进行全波长扫描。 2 2 3 实验所需试剂及仪器 主要仪器试剂有：原子吸收分光光度计( w f x 1 2 0 ) ，高速冷冻离心机 ( b i o f u g e ) ，低速恒温振荡仪，超纯水( 1 8 2 m r 2 ，m i n i - q ) ，k c l 分析纯，n a n 3 化学纯，c u s 0 4 5 h 2 0 和z n s 0 4 7 i - 1 2 0 均为分析纯，z n 粉和h n 0 3 为优级纯。 2 2 4 吸附解吸实验 2 2 4 1 吸附解吸平衡时间的确定 不同p h 值条件下c u 、z n 的吸附平衡时间：分别称取多个1 9 过6 0 目筛 的土样置于一系列塑料离心管中，再加入一定的c u s 0 4 5 h 2 0 或z n s 0 4 7 h 2 0 溶 液和k c l ，并用超纯水调节最后的体积为2 5 m l ，使得溶液中c u 2 + 或z n 2 + 为一致， 保持k c l 浓度为0 0 1m o l l ，最后用h 2 s 0 4 和n a o h 调节p h 值分别为2 5 、3 5 、 4 5 、5 5 、6 5 。搅拌均匀后放入恒温振荡箱中振荡，分别于1 5 m i n 、3 0 m i n 、l h 、 2 h 、3 h 和5 h 取出离心管，静置平衡后离心1 5 r a i n ( 5 0 0 0 r m i n ) ，用中速定量滤 纸过滤上清液，测定滤液中c u 2 + 或z n 2 + 的浓度。 解吸平衡时间：按吸附试验方法将达到振荡平衡后的离心管取出离心， 倾出上清液并称重，而后加入2 5 m l 0 1 m o l l k c l ，并调节体系p h = 3 5 。搅拌均 匀后放入恒温振荡箱中振荡，分别于1 5 r a i n 、3 0 r a i n 、l h 、2 h 、3 h 和5 h 取出离 心管，静置平衡后离心1 5 m i n ( 5 0 0 0 r m i n ) ，用中速定量滤纸过滤上清液，测定上 1 4 清液中c u 2 + 或z n 2 + 浓度，通过质量守恒计算解吸量。 2 2 4 2p h 对c u 和z n 解吸率的影响 分别称取多个1 9 过6 0 目筛的土样置于一系列塑料离心管中，加入一定的 c u s 0 4 5 h 2 0 或z n s 0 4 7 h 2 0 溶液和k c l ，并用超纯水调节最后的体积为2 5 r n l ， 使得溶液中c u 2 + 或z n 2 + 浓度一致，保持k c l 浓度为o 0 1m o l l ，最后用h 2 s 0 4 或n a o h 调节p h 值= 3 5 。搅拌均匀后放入恒温振荡箱中振荡至平衡，将离心管 取出离心，倾出上清液并称重，加入2 5 m l 浓度为o 1 m o l l 以的k c i ，并调节体 系p h 值分别为2 5 、3 5 、4 。5 、5 5 、6 5 ，搅拌均匀后放入恒温振荡箱中振荡5 h ， 取出离心管静置平衡后离心1 5 m i n ( 5 0 0 0 r m i n ) ，用中速定量滤纸过滤上清液，测 定上清液中c u 2 十或z n 2 + 浓度，通过质量守恒计算解吸量。 2 2 4 3d o m 对c u 、z n 在土壤中吸附解吸的影响 d o m 对c u 在土壤中吸附的影响：分别称取多个1 9 过6 0 目筛的土样置于2 个系列塑料离心管中( 每个系y l j 6 份) 。在添力f l d o m 的处理中， j f l a 2 0 0 m g l 。的 d o m 溶液，不添力i ：i d o m 的处理则加入等量的超纯水，再分别加入8 0 0 m g l d 的 c u s 0 4 5 h 2 0 溶液o 5 、o 7 5 、1 o 、1 5 、2 0 、2 5 m l ，并用超纯水调节最后的体积 为2 5 m l ，保持k c i 浓度为0 0 1t o o l l 一，搅拌均匀后放入恒温振荡箱中振荡5 h ，取 出静置平衡后离心1 5 m i n ( 5 0 0 0 r m i n ) ，用中速定量滤纸过滤后测定上清液的p h 和 c u 2 + 浓度。 d o m 对c u 在土壤中解吸的影响：将做完不添力h d o m 处理的离心管分为2 个 系列：在添力i d o m 的处理中，加入2 5 m l0 d 、3 d 、3 5 d 、6 3 d 、9 1d 的d o m 溶液， 其d o c 浓度为2 0 0 m g l ，并保持k c l 浓度为0 1 m o l l 1 ；不添7 b i d o m 的处理则只 加入2 5 m l 0 1 m o l l k c i ，搅拌均匀后放入恒温振荡箱中振荡5 h ，取出静置平衡 后离，t ：, 1 5 m i n ( 5 0 0 0 r m i n ) ，用中速定量滤纸过滤后测定上清液的p h 和c u 2 + 浓度。 d o m 对z n 在土壤中吸附的影响：分别称取多个1 9 过6 0 目筛的土样置 于2 个系列塑料离心管中( 每个系列6 份) ，在添加d o m 的处理中，加入2 0 0 m g l d 的d o m 溶液，不添加d o m 的处理则加入等量的超纯水，再分别在其中加入 1 0 0 0 m g l 。1 的z n s 0 4 7 h 2 0 ( 2 5 、3 、3 5 、4 、4 5 、5 m l ) 和2 5 m l 0 1 m o l l k c l 2 ， 并用超纯水调节最后的体积为2 5 m l ，保持k c l 浓度为0 0 1m o l l ，搅拌均匀后 放入恒温振荡箱中振荡5 h ，取出静置平衡后离心1 5 r a i n ( 5 0 0 0 r m i n ) ，用中速定量 滤纸过滤后测定上清液的p h 值和蔚+ 浓度。 d o m 对z 1 1 在土壤中解吸的影响：将做完不添加d o m 处理的离心管分为2 个系列：在添加d o m 的处理中，加入2 5 m l0 d 、3 d 、3 5 d 、6 3 d 、9 1d 的d o m 溶液，其d o c 浓度为2 0 0 m g l ，并保持k c l 浓度为0 1 m o l l ；不添加d o m 的处理则只加入2 5 m l 0 1 m o l l k c l ，搅拌均匀后放入恒温振荡箱中振荡5 h ，取 出静置平衡后离心1 5 m i n ( 5 0 0 0 r m i n ) ，用中速定量滤纸过滤后测定上清液的 p h 值和z n 2 + 浓度。 2 3 测定方法 土壤基本理化性质一土壤农化分析方法【8 2 】：d o c 一采用t o c 仪( e l e m e n t a r l i q u it o ci i ) ：d o n _ 一过硫酸钾紫外分光光度法【8 3 】；水溶性糖一葸酮比色法【删； 酚酸_ f o l m c i o c a l t e u 比色法；灰分一高温灼烧法；苯醇溶出物、水溶性有机物、 半纤维素、纤维素、木质素一植物近似组成系统分析方法 8 5 】；p h 值一采用p h s - 4 s 型酸度计；电导率一5 0 2 2 型笔式电导仪；全波长扫描一7 2 l 紫外可见分光光度计 ( m f gu v 一2 8 0 2 p c ) ：c u 2 + 和z n 2 + 浓度一原子吸收分光光度计( w f x 1 2 0 ) 。 2 4 数据处理分析 土壤对目标物的吸附量由下式进行计算： ”竿 ( 1 ) 式中，q p ：平衡条件下，土壤对目标物的吸附量( m g g d ) ；白：为目标物 在水相中的初始浓度( m g m l 。1 ) ；c ：为目标物在水相中的平衡浓度( m g m l 1 ) ； v ：水相体积( i n l ) ；w ：土壤重量( g ) 。 平衡条件下两相分配系数僻功由式( 2 ) 计算： k d ：丝 ( 2 ) c 。 土壤对c u 和z n 的吸附- 解吸等温线用f r e u n d l i c h 、l a n g m u i r 及线性方程来 描述。 f r e u n d l i c h 方程：q = k ，c 。i ( 3 ) l a n g m u i r 方程：q ：粤 ( 4 ) 上式中，续为单位重量土壤中吸持重金属的量( m g g 1 ) ，c 为平衡溶液浓度 1 6 ( m g m l 。) 。矽和j 砌是常数，矽是与最大吸附量有关的常数，代表吸附容量( 但 不代表最大吸附量的真值) 。j 砌反映吸附的非线性程度；l a n g m u i r 方程中，跏 代表土壤单位表面的最大吸附量，么为吸附常数。 e x c e l 进行数据处理，s p s sf o rw i n d o w s l 3 0 统计软件进行线性回归分析和 差异性检验。 3 结果与分析 3 1 石英砂培养时秸秆的腐解动态 3 1 1d o c 的动态变化 秸秆在腐解过程中产生的溶解性有机质是微生物分解纤维素、半纤维素等的 产物，但由于其生物活性及可溶性的特点，d o c 可为微生物提供碳源和能源来 促进其生长繁殖，而微生物在生长繁殖过程中又通过分解有机物料以及本身的新 陈代谢、死亡来增加d o c 的含量。因此可以说，溶解性有机质的动态变化是微 生物分解、利用和代谢综合作用后的结果，三者之间是一个相辅相成的关系。 3 0 2 5 b o2 0 警1 5 g1 0 口 a 0 o2 55 07 51 0 01 2 51 5 01 7 52 0 0 腐解时间天 图1 秸秆腐解过程中d o c 的动态变化 f i g 1d y n a m i cc h a n g e so fd o cd u r i n gd e c o m p o s i t i o n 水稻秸秆在腐解过程中d o c 的变化情况如图1 所示，从图中可以明显地看出 从秸秆腐解的0 天到3 天，d o c 含量急剧降低，在腐解初期( o 天) 时，d o c 含量是1 2 7 5 m g g 一，第3 天时降低至5 4 3 7m g g 一，之后从3 天到3 5 天会有明显 的上升，达到1 7 2 3m g g ，3 5 天到4 9 天变化很小，4 9 天到6 3 天之间又是显著 的上升，达到2 2 4 3m g g ，在6 3 天之后直到1 8 0 天d o c 的变化很小，趋于动 态平衡状态。 在腐解的初始阶段d o c 含量降低是由于被微生物利用来满足其生长和繁殖 【8 6 】，导致d o c 含量迅速降低，随后大量生长的微生物开始降解秸秆中半纤维素、 纤维素等成分以及自身的消亡，又使土壤中d o c 含量增加，最后在6 3 天以后 基本达到了一个动态平衡，这个阶段d o c 的增加、降低与微生物量和微生物生 长代谢达到相对平衡。 3 1 2t n 与c n 的动态变化 氮是微生物在生长繁殖过程中所必须的营养元素，具有足够的氮源供应才能 保证微生物正常活动，氮素也是有机物料分解的控制因子之一，假如在秸秆腐解 期间加入一定量的氮j 对于腐解具有积极的作用。有机物料c n 比值是表征有 机物质组成的指标之一，它可以反映出有机物的无机化程度，如c n 比值呈下 降趋势，则表明有机物料中碳发生无机化作用【8 刀，另外，c n 还可以作为考察微 生物生长活性的指标，c n 小，则微生物活性强，物料被分解的速度快【8 8 】。 o2 55 07 51 0 01 2 515 01 7 52 0 0 腐解时间天 图2 秸秆腐解过程中t n 的动态变化 f i g 2d y n a m i cc h a n g e so ft nd u r i n gd e c o m p o s i t i o n 水稻秸秆在石英砂培养的腐解过程中t n 变化情况如图2 所示，从图中可以 明显地看出从秸秆腐解的0 天到3 天，t n 含量急剧降低，在腐解初期( 0 天) 时，t n 含量是1 5 7 4 m g g ，第3 天时降低至0 6 2 7m g g ，3 天到3 5 天是一个 上升过程，到3 5 天时达到1 11 9m g g ，之后是一个缓慢变化的过程。 在秸秆腐解初期( o 天到3 天) ，微生物利用氮来满足自身的生长需求，致 使t n 含量大大降低，之后又开始降解秸秆，使得t n 含量