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土壤无机矿质微粒具有不同于其它宏观粒子、微观分子和原子的特殊性质,因而其在土壤生物化学反应调控方面必然具有重要的作用,必然会对土壤中的微生物的活性产生影响。
本文分为两个部分,第一部分通过采用稀释平板测数法研究了不同粒级土壤无机矿质微粒以及不同浓度的纳米级土壤无机矿质微粒对微生物数量的影响。结果表明:微生物的繁育因土壤无机矿质微粒粒级的不同而不同。纳米级矿质微粒明显的促进了微生物的繁育,中粒子显著抑制了真菌的生长,大粒子作用不显著。另外,不同浓度的纳米微粒对微生物的繁育也随浓度的变化而变化。高纳米和中纳米均明显促进微生物的繁育,低浓度作用不明显。
第二部分,通过玉米秸秆、树叶和鹿粪三种有机物料的培养试验,研究了黑土无机矿质微粒对有机物料腐解过程中腐解产物的影响。结果表明:对于三种有机物料腐解过程中水溶性有机物的生成,因矿质颗粒的不同和有机物料来源不同,而有较大差别。1)纳米级矿质微粒明显促进木本来源有机物料腐解过程中水溶性化合物(WOM)、水溶性小分子化合物(WLOM)和水溶性胡敏酸(WHA)的生成;对草本来源的有机物料分解形成的WOM和WLOM作用不明显,在腐解中期和后期显著促进WHA的生成。对鹿粪中的WOM前期和后期抑制,中期显著促进;对WLOM在前期显著抑制,中后期具有显著的促进作用;而WHA只在前期显著抑制。2)大粒子的影响作用与纳米粒子不同,就木本来源有机物料而言,大粒子对WOM和WHA作用不明显,而WLOM初期显著抑制,中期和中后期显著促进;对草本来源有机物料生成的WOM显著抑制,WHA初期和后期显著抑制;对鹿粪中WOM在前期和中前期显著抑制,中期以后显著促进,WLOM和WHA的影响作用与纳米粒子一致。
不同粒级矿质微粒在有机物料腐解过程中,对氢氧化钠浸提碱溶性化合物的影响也因有机物料来源不同而有差异。1)就木本来源的有机物料来说,纳米级矿质微粒对碱溶性化合物(Na AOM)在前期显著抑制,后期显著促进;对碱溶性富里酸(NaAFA)在腐解的各个时期都显著抑制,而对碱溶性胡敏酸(NaAHA)只前期显著抑制。对草本来源的有机物料,纳米级矿质微粒对Na AOM和Na AHA的生成作用不明显,而对Na AFA中前期和中期显著抑制。在鹿粪的腐解过程中,纳米矿质微粒对NaAOM和NaAHA的生成在中期和中后期显著促进,后期显著抑制,对NaAFA中期显著促进,后期具有显著的抑制作用。2)大粒级矿质微粒与纳米粒子相比,其不同之处在于:大粒子对草本来源有机物料中Na AOM前期和后期显著促进,而NaAHA各个腐解时期都显著抑制;就木本来源有机物料而言, Na AFA无明显作用,而Na AHA在中期以后具有显著的促进作用;在鹿粪腐解的过程中,对Na AOM初期显著抑制,中前期显著促进,Na AFA中期显著促进,NaAHA在前期和中期显著抑制。
在三种有机物料腐解的各个时期,用焦磷酸钠浸提所形成的碱溶性化合物因矿质颗粒的不同和有机物料来源不同,也有较大差别。1)纳米级矿质微粒对草本来源和木本来源的有机物料腐解生成的碱溶性化合物(PAOM)和碱溶性富里酸(PAFA)都具有显著的抑制作用;对木本有机物料生成的碱溶性胡敏酸(PAHA)中后期显著抑制,而在草本有机物料腐解前期和中期显著促进PAHA的形成,中前期和中期后显著抑制。在鹿粪腐解的各个时期都显著促进PAOM和PAHA的生成,对于PAFA,初期显著抑制,其它时期都显著促进。2)大粒子矿质微粒的影响作用与纳米粒子相比,对草本来源有机物料腐解生成的PAOM在后期显著抑制,对PAFA的抑制作用较纳米粒子的作用更显著;在木本来源有机物料腐解前期显著抑制PAOM,对PAFA前期和中期前显著抑制,中期后显著促进,PAHA前期显著促进。对鹿粪中形成的碱溶性化合物影响作用与纳米粒子的影响一致。
对三种有机物料腐解产物红外分析结果表明:土壤无机矿质微粒的加入抑制了木本来源和草本来源有机物中胡敏酸甲基和亚甲基、碳水化合物、羧基的形成;对于鹿粪,虽也抑制了胡敏酸甲基和亚甲基、碳水化合物的形成,却促进了羧基化合物的生成。