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贵州省处于世界喀斯特最复杂、类型最齐全、分布面积最大的东亚岩溶区域中心,是中国碳酸盐岩分布面积最广、喀斯特发育最强烈的省份之一。特殊的地形地貌,使得贵州不均匀分布着15种土壤,并且石灰土与黄壤分布最广。本研究通过对石灰土中胡敏酸进行研究,可以加深对喀斯特地区典型土壤中腐殖质的认识,为喀斯特地区土壤结构与肥力研究提供基础数据。 腐殖质是土壤/沉积物有机质的主要构成部分,研究人员按照不同腐殖质的溶解性特性,进一步将腐殖质分为了三个相对均质的组分:(1)富里酸;(2)胡敏酸;(3)胡敏素。其中胡敏酸容易被提取与纯化,且在多数的土壤/沉积物中,胡敏酸是腐殖酸的主要组成部分,能够较好反映土壤/沉积物中腐殖酸的形成与演化过程。由于石灰土分布区的石漠化现象更为普遍,因此本研究选取石灰土中胡敏酸为研究对象。采用元素分析、傅里叶变换红外光谱,固体-13C-核磁共振以及电位滴定分析方法,对石灰土剖面胡敏酸与表层石灰土胡敏酸超滤组分进行分子结构性质表征分析。采用电位滴定方法,研究分析石灰土胡敏酸与钙离子的络合作用。因此通过本研究,可以加深对喀斯特典型土壤腐殖酸与其他金属离子相互作用的认识。 本研究对喀斯特地区典型土壤石灰土所含胡敏酸的分子结构以及性质的研究,取得了如下的结论与推测: 对于石灰土胡敏酸样品理化性质分析发现,随着土壤深度的增加,石灰土胡敏酸中的脂肪结构含量逐渐减少,但芳香性结构所占的比例变化并不明显;随着剖面深度加深而增加,石灰土胡敏酸中的碳水化合物组分与含氧官能团的含量是逐渐增加。对于表层胡敏酸超滤组分表征发现,随着胡敏酸分子量的降低,胡敏酸分子结构中的芳香性结构与含氧官能团的相对含量都随之增加,而甲氧基与碳水化合物组分相对含量则逐渐减少,脂肪质组分的相对含量这没有明显变化。 对于石灰土胡敏酸与Ca2+相互作用研究发现,含氧官能团较高的石灰土胡敏酸与Ca2+所形成的络合物的稳定系数较大,并大于芳香性较高的石灰土胡敏酸与Ca2+所形成的络合物的稳定性。同时,分子量较小的胡敏酸与Ca2+形成的络合物稳定性要强于高分子量胡敏酸与Ca2+形成的络合物。 对于pH处于中性的石灰土,其微生物活性没有被抑制,但石灰土胡敏酸中易被微生物所利用的结构不见减少,在胡敏酸分子结构中所占比例反而增加。存在以下几种可能性:(1)石灰土中的碳酸钙结构将胡敏酸与微生物分隔开;(2)石灰土胡敏酸与石灰土中的金属离子络合,形成胡敏酸金属络合物,阻碍了微生物对胡敏酸的利用;(3)金属离子作为“桥”将分子量较低胡敏酸分子相连成为分子量较高的胡敏酸分子,使得胡敏酸分子不易被微生物利用。其次,石灰土胡敏酸芳香性不高,碳水化合物以及活性较强的含氧官能团含量较高。使得石灰土胡敏酸容易与金属离子络合,并且这可能致使金属离子被胡敏酸络合以后,长期停留于石灰土中。但由于诸多因素影响,在本研究中并没有能够确定其主要保护机制。