一 土壤腐殖質的分析化學研究
　　1 核磁共振光譜
　　核磁共振光譜（NMR）用來研究土壤腐殖質及其腐殖化過程已有20年了，開始只能測定液體樣品，靈敏度比較差。只有一部分腐殖質是可溶性的，實驗結果的可靠性存在很大的問題，這就限制了它的應用。將傅立葉變化技術應用到核磁共振光譜后，不但提高了測定有機質的靈敏度，消除了無機離子的干擾，并且能直接測定固體樣品。這樣可以在不破壞腐殖質的化學組成條件下，真實地反映其結構特征，因此核磁共振光譜已成為腐殖質研究中重要的分析手段。
　　固相13C-NMR方法對腐殖質的研究取得了許多重要的研究成果：
　�。�1）。腐殖質的性質和組成。腐殖質主要有羧基、醇羥基、酚羥基、醌型羥基和酮型羥基等官能團。其中富里酸含羧基、醇羥基、酚羥基和酮型羥基的量要比胡敏酸多，而胡敏酸含醌型羥基的量要比富里酸高。各種官能團的含量，對不同土壤差異較大[8]。
　　（2）。腐殖質的各種組份的差異。表層土中胡敏酸的酚基含量較高，隨著降解過程加劇含量會下降；芳化度隨土壤深度和降解過程會升高，原因是芳香基不易被降解，或土壤微生物會合成出芳香化合物加入到腐殖質中，Saiz-Jimenezetal通過核磁共振光譜法測定了不同地點土壤樣品中腐殖質，表明不同土壤中胡敏酸、富里酸和胡敏酸素的結構特征相似。胡敏酸與胡敏素的芳化度接近，富里酸比胡敏酸的芳化度要低。研究表明胡敏酸和富里酸是兩種類型的有機質，富里酸不是胡敏酸的降解產(chǎn)物。腐殖質中有木質素的降解產(chǎn)物，因此腐殖質中的芳香結構可能來自木質素的降解，而腐殖質中鏈烷結構可能是角質和軟木脂等生物聚合物的后期加入。
　　（3）。腐殖質的網(wǎng)狀結構模型。通過NMR波譜的定量分析，結合其他分析方法和計算化學，構造出了胡敏酸的三維結構模型。Schulten[9]通過13C-NMR數(shù)據(jù)和熱解方法提出一個胡敏酸分子的化學結構模型。胡敏酸分子的核心結構是烷基芳香基。Cool和Langford通過參差極化魔角樣品自旋（CP-MAS）13C-NMR技術分析土壤中的腐殖質結構特征。指出富里酸分子結構特點是：結構骨架由脂肪烴組成，其中芳香基是主要變化的組份，而變化的含官能團化合物是糖類化合物。
　�。�4）。環(huán)境科學中的應用。土壤有機質吸附污染物機理的研究是環(huán)境科學中重要的課題之一。用13C-NMR測定出土壤的有機質的極性碳含量，發(fā)現(xiàn)它與吸附量有直接的關系，而不是早先籠統(tǒng)的認為有機質含量與吸附量有直接關系。由于核磁共振光譜的應用，使在污染物吸附機理方面的研究達到了分子水平的微觀世界。
　�。�5）。地球化學意義[10]。由于氣候、地理位置、植被的不同，腐殖質的組成存在很大的差異，通過對腐殖質的研究可以了解一個地區(qū)的氣候和環(huán)境的變化過程。如研究表明沉積物中的腐殖質是藻類生物的降解產(chǎn)物，而不是早先人們認為的主要來自陸地植物。
　　2 紅外光譜
　　紅外光譜（IR）是定性分析有機物官能團的主要手段之一，根據(jù)紅外吸收曲線的峰位、峰強以及峰形來判斷化合物是否存在某些官能團。Schnitzer和Schuppli用紅外光譜分析表明腐殖質的主要官能團有羧基、羥基和羰基等，用不同提取劑提取的腐殖質在分子量芳化度、主要官能團方面存在一些差異。Wang等發(fā)現(xiàn)不同分子量富里酸的紅外光譜圖很相似，但也存在一些明顯的差別。認為富里酸分子量較小時其芳化度較小，并且羧基含量也較高。由于紅外光譜非常復雜，筆耕文化傳播，并受腐殖質提取劑的影響，因此對其完全解析還很困難只能部分地反映腐殖質的結構組成。
　　此外熒光光譜法和順磁共振波譜法也在土壤腐殖質結構的研究中被應用，所得結果與其它研究結論基本一致[11]。熒光光譜法作為一種敏感、無破壞性和相對簡單的方法在土壤腐殖質的研究中有很大的應用潛力。雖然腐殖質大分子中只有較多的組分能顯示熒光結構特性，但依據(jù)分子量、濃度和環(huán)境PH而變化的性質使熒光光譜法不僅能獲得腐殖質的熒光變化的信息，而且能獲得關于腐殖質一般性質和化學變化的特殊資料。對有機分子中自由基的研究順磁共振波譜法最有效，土壤腐殖質含有豐富的自由基，在與其它有機、無機物質的反應中起著重要的作用，因此順磁共振波譜法為腐殖質的形成、化學結構及反應的研究提供了新的手段。
　　二、土壤腐殖質的特性
　　1 腐殖質的化學結構
　　土壤腐殖質主要由碳、氫、氧、氮、磷、硫、鈣等元素構成，其中碳約占50%，氮占3~6%，氫占3~6%，氧占30~40%，灰粉占0。6%。
　　構成腐殖質的結構體主要由芳香核（多元酚）連接雜環(huán)態(tài)氮（吲哚化合物）和糖類殘體三個部分組成。Edwards和Bremmer（1976）指出，土壤腐殖質可看作是帶負電荷的有機膠體，在其結構上主要有羰基（？—COOH），羥基（—OH），酚基，甲氧基（—OCH3）等功能團。這些功能團帶負電荷，遇土壤中的Ca2+、Mg2+等易形成有機無機復合膠體，膠結土壤礦物顆粒，形成土壤穩(wěn)定性團粒結構，對土壤具有保肥和釋肥能力。
　　2 腐殖質的存在狀態(tài)
　　土壤中的腐殖質多是與礦質部分結合形成的有機無機復合膠體。但由于結合的方式和松緊程度不一，土壤的肥力特性也有差異。早在三十年代，И。B.TЦPИH認為土壤腐殖質可分為五種狀態(tài)：（1）游離態(tài)；（2）強鹽基腐殖酸鹽態(tài)；（3）腐殖酸鹽與鐵鋁凝膠態(tài)；（4）與粘粒牢固結合態(tài)；（5）與鐵、鋁、磷、硫結合態(tài)。A.ф。 TЦPИH認為腐殖質可分為三種狀態(tài)：（1）與二、三氧化物結合的緊結態(tài)；（2）被陽離子絮寧的松結態(tài)；（3）缺乏陽離子的游離態(tài)。七十年代，熊毅和傅積平總結前人的經(jīng)驗，按結合態(tài)腐殖質的溶解度把腐殖質分為三組；（1）游離松結態(tài)；（2）穩(wěn)結態(tài)；（3）緊結態(tài)。在土壤中，其松結態(tài)腐殖質含量越多，標志著土壤腐殖質比較 活躍，能釋放的養(yǎng)分越多，土壤肥力越高[7]。
　　3 腐殖質的組成特性
　　很多研究表明，胡敏酸的結構已確定主要由芳香碳架和側鏈C組成、芳香部分有疏水性，側鏈部分有親水性基團，這些結構決定了腐殖質的重要性質。由于胡敏酸是土壤水穩(wěn)性團聚體形成的有機膠結劑，胡敏酸的芳構化程度，分子大小及功能團的多上都會影響它對團聚體形成的貢獻大小。胡敏酸產(chǎn)色基團的多少決定著其芳構化程度和販子大小，所以測定胡敏酸在可見波長區(qū)（400~800nm）的消光系數(shù)可作為評價其芳構化程度的相對指標[6]。

 

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