土壤有機(jī)碳(SOC)是地球上最大的活性碳庫。SOC固持是全球生物地球化學(xué)過程的核心,在減緩全球氣候變化以及保持土壤肥力、確保農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著重要作用。近年來原位光譜學(xué)觀測技術(shù)在土壤學(xué)研究中發(fā)展迅速。研究者運(yùn)用這類技術(shù)表明有機(jī)碳在土壤中的長期固持不是由其分子結(jié)構(gòu)決定的,而主要是由其所處生態(tài)系統(tǒng)決定。SOC與無機(jī)礦物,特別是納米尺度的鐵鋁氧化物通過表面相互作用形成有機(jī)無機(jī)復(fù)合體,在更長時(shí)間尺度上控制著SOC固持。同時(shí),有機(jī)無機(jī)復(fù)合體中不同類型鐵鋁氧化物與SOC相互作用。弱晶態(tài)鐵鋁氧化物更有助于SOC的穩(wěn)定,有機(jī)物的種類和數(shù)量也影響著不同類型鐵鋁氧化物之間的相互轉(zhuǎn)化。施肥作為一項(xiàng)基本農(nóng)藝措施,顯著改變土壤物理化學(xué)和生物特征,進(jìn)而影響SOC的含量、組成及結(jié)構(gòu),同時(shí)也對在納米尺度上的鐵鋁氧化物分子晶態(tài)結(jié)構(gòu)有顯著影響。此外,微生物介導(dǎo)的鐵氧化還原循環(huán)在土壤中廣泛存在,顯著影響著土壤中鐵(氫)氧化物的晶態(tài)結(jié)構(gòu),并受到長期不同施肥的微觀調(diào)控。然而,長期施肥對土壤中鐵鋁氧化物與SOC相互作用的影響,以及微生物介導(dǎo)的鐵氧化還原循環(huán)在其中發(fā)揮的作用,目前尚不清楚。本論文以長期定位施肥試驗(yàn)站的紅壤樣品為研究對...

【文章頁數(shù)】：138 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
縮略語及專有詞匯檢索表
第一章 文獻(xiàn)綜述
    1 土壤有機(jī)碳固持
        1.1 土壤有機(jī)碳固持的重要性
        1.2 土壤有機(jī)無機(jī)復(fù)合體在有機(jī)碳固持中的作用
    2 長期施肥對土壤有機(jī)無機(jī)復(fù)合體影響機(jī)制
        2.1 長期施肥試驗(yàn)
        2.2 長期施肥對土壤有機(jī)碳含量和鐵鋁氧化物結(jié)構(gòu)的影響
    3 長期施肥對土壤中鐵(氫)氧化物晶態(tài)結(jié)構(gòu)的影響
        3.1 土壤微生物介導(dǎo)的鐵氧化還原循環(huán)
        3.2 有機(jī)物在鐵氧化還原循環(huán)中的作用
    4 土壤鐵鋁氧化物以及有機(jī)質(zhì)含量和結(jié)構(gòu)的研究方法
        4.1 土壤中鐵鋁氧化物形態(tài)結(jié)構(gòu)的研究方法
        4.2 紅外光譜研究土壤礦物有機(jī)物相互作用
    5 研究目的與意義
    6 技術(shù)路線
第二章 長期施肥對紅壤中鋁氧化物形態(tài)結(jié)構(gòu)的影響
    1 引言
    2 試驗(yàn)材料與方法
        2.1 供試土壤樣品
        2.2 樣品提取與測定
    3 結(jié)果與分析
        3.1 長期施肥對土壤pH以及總有機(jī)碳含量的影響
        3.2 長期施肥紅壤中不同鋁組分的含量分布
        3.3 土壤水分散膠體的鋁配位狀態(tài)研究
        3.4 土壤水分散膠體的傅里葉紅外一維光譜分析
        3.5 土壤DOM與Al絡(luò)合的二維紅外光譜研究
        3.6 土壤水分散膠體中納米礦物形態(tài)
        3.7 不同形態(tài)鋁與土壤SOC以及pH相關(guān)性分析
        3.8 有機(jī)肥中的總鋁以及弱晶態(tài)鋁含量
    4 討論
    5 小結(jié)
第三章 長期施肥對紅壤中鐵氧化物形態(tài)結(jié)構(gòu)的影響
    1 引言
    2 材料與方法
        2.1 供試土壤
        2.2 土壤總鐵(Fe_t)含量測定
        2.3 土壤水分散膠體中鐵(Fe_co)含量的測定
        2.4 CBD方法提取土壤活性鐵(Fe_d)
        2.5 弱結(jié)晶態(tài)Fe(Fe_am)以及與有機(jī)質(zhì)結(jié)合態(tài)鐵(Fe_p)的提取
        2.6 土壤水分散膠體的Fe K邊同步輻射X射線近邊吸收結(jié)構(gòu)(XANES)
        2.7 土壤水分散膠體掃描透射X射線顯微鏡(STXM)以及NEXAFS分析
    3 結(jié)果分析
        3.1 長期施肥土壤中不同形態(tài)的Fe含量分布
        3.2 水分散膠體掃描透射X射線顯微鏡(STXM)以及NEXAFS分析
        3.3 土壤水分散膠體的Fe K邊X射線近邊吸收結(jié)構(gòu)(XANES)圖譜
    4 討論
    5 小結(jié)
第四章 有機(jī)物在土壤鐵礦物轉(zhuǎn)化中的作用
    1 引言
    2 材料與方法
        2.1 供試土壤
        2.2 土壤水分散膠體與DOM提取
        2.3 室內(nèi)模擬水鐵礦老化試驗(yàn)
        2.4 土壤水分散膠體的光電子能譜(XPS)分析
    3 結(jié)果分析
        3.1 室內(nèi)模擬老化試驗(yàn)樣品的X射線衍射(XRD)分析
        3.2 室內(nèi)模擬老化試驗(yàn)樣品的Fe K邊XANES分析
        3.3 長期施肥土壤水分散膠體XPS分析
        3.4 長期施肥土壤中有機(jī)C組分與Fe組分的相關(guān)性分析
    4 討論
    5 小結(jié)
第五章 長期施肥土壤中微生物介導(dǎo)的鐵氧化還原循環(huán)
    1 引言
    2 材料與方法
        2.1 供試土壤
        2.2 土壤中DOC、NH4
+、NO3
-、Mn和土壤容重測定
        2.3 鐵微生物氧化還原循環(huán)培養(yǎng)試驗(yàn)
    3 結(jié)果分析
        3.1 長期施肥土壤基本理化指標(biāo)
        3.2 培養(yǎng)過程中溶液Fe(Ⅱ)、總鐵濃度變化趨勢
        3.3 培養(yǎng)過程中溶液NO3
-,NO2
-,NH4
+變化趨勢
        3.4 培養(yǎng)過程中微生物變化趨勢
        3.5 培養(yǎng)過程中水鐵礦的轉(zhuǎn)換
    4 討論
        4.1 長期施肥對Fe氧化還原微生物群落結(jié)構(gòu)的影響
        4.2 土壤Fe氧化還原微生物群落結(jié)構(gòu)變化對水鐵礦晶態(tài)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換的影響
        4.3 施肥對鐵氧化還原細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)影響的可能機(jī)制
        4.4 本研究在環(huán)境生物地球循環(huán)中的應(yīng)用
    5 小結(jié)
第六章 長期施肥土壤中鐵礦物與DOM結(jié)合機(jī)制
    1 引言
    2 材料與方法
        2.1 供試土壤
        2.2 土壤水分散膠體與DOM提取
        2.3 水鐵礦合成
        2.4 水鐵礦與DOM的吸附試驗(yàn)
        2.5 水鐵礦與DOM的共沉降試驗(yàn)
        2.6 吸附和共沉降樣品的同步輻射X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)表征
        2.7 難溶性O(shè)M-Fe復(fù)合體同步輻射紅外顯微成像(SR-FTIR)
        2.8 解吸試驗(yàn)
    3 結(jié)果分析
        3.1 共沉降與吸附反應(yīng)前后的體系C/Fe摩爾比
        3.2 同步輻射X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)表征
        3.3 難溶性O(shè)M-Fe復(fù)合體同步輻射紅外顯微成像(SR-FTIR)
        3.4 DOM與水鐵礦的吸附/沉降復(fù)合體解吸分析
    4 討論
    5 小結(jié)
全文結(jié)論
研究展望
論文創(chuàng)新點(diǎn)
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀博士學(xué)位期間已(待)發(fā)表的論文
作者簡介



本文編號：3840061

boshi