《典型母質發育紅壤的微團聚體結構與界面特徵研究》是依託華南農業大學，由李文彥擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：典型母質發育紅壤的微團聚體結構與界面特徵研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：李文彥
- 依託單位：華南農業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
土壤是一系列複雜、各異性的微界面相互作用構建的動態變化且層次分明的組織體系，微界面上的生物地球化學過程是土壤整體發育基礎和關鍵生態環境行為的主要驅動力。本研究調查四種熱帶亞熱帶典型母質發育紅壤，從中分離不同粒徑納米顆粒及微團聚體。利用掃描/透射電鏡、比表面積儀和zeta電位分析等技術表征微界面的物理結構特徵，套用核磁共振、X射線衍射、同步輻射等技術識別微界面的化學組成及其關鍵形態分布，以及使用分子生物學技術探究土壤微界面微生物新陳代謝演替和群落結構多樣性等規律。本研究為揭示土壤微界面構建機理，闡明其結構內外部物理、化學、生物過程提供科學依據。
結題摘要
土壤是一系列複雜、各異性的微界面相互作用構建的動態變化且層次分明的組織體系，微界面上的生物地球化學過程是土壤整體發育基礎和關鍵生態環境行為的主要驅動力。本研究以熱帶亞熱帶四種典型母質發育紅壤為實驗對象，利用濕篩、超聲和連續離心的分級法，將土壤分為50-250 μm、5-50 μm、1-5 μm和0.1-1 μm四個粒徑組分。利用X射線衍射（XRD）鑑定了不同粒徑組分的礦物組成，隨著粒徑的減小，礦物晶型以晶態逐漸向非晶態轉變，產生衍射能力較弱的無定型態物質。在物理結構上，比表面積、孔容及孔面積隨著粒徑的減小而增加，中孔及微孔提供了較大的孔面積。表面化學特性上，隨著粒徑減小，pH有略微增長，但並不顯著；Zeta電位（絕對值）呈現先下降後上升的趨勢，在1-5 μm組分中達到最小值，然而在0.1-1 μm組分中上升；在大多數土壤中，有機物，游離態和無定形態鐵錳含量呈現上升的趨勢。FTIR圖譜顯示小粒徑組分中穩定性有機質組分芳香族、脂肪族等可能具有更高的比例。使用Biolog法表征土壤不同粒徑組分中微生物群落功能多樣性，不同粒級組分的單一碳源利用能力依次為0.1-1 μm大於 1-5 μm大於5-50 μm大於50-250 μm，0.1-1 μm組分具有較強的土壤微生物代謝活性。功能多樣性指數顯示小粒徑組分（0.1-1 μm和1-5 μm）中微生物群落多樣性和最常見微生物種群豐富度要高於大粒徑組分（5-50 μm和50-250 μm）。最終，測定了不同粒徑組分中的Cd、Pb全量及其形態。大多數土壤中，不同粒徑組分中的Cd、Pb全量隨著粒徑減少而增加。土壤中Cd主要以可交換態存在，隨著粒徑的減小，交換態Cd含量增加，殘渣態Cd減少。土壤中Pb主要以殘渣形式存在，隨著粒徑的減小，有機結合態Pb含量增加，殘渣態Pb減少。多元統計回歸分析結果顯示，隨著粒徑的減小，重金屬分布的影響因素從表面化學性質（Zeta電位和pH）過渡為部分土壤組成組分（氧化物和有機質）。因此，我們研究明確了土壤微界面結構及各組分的物理化學生物特性，及其對重金屬在土壤中的賦存形態的影響，為進一步揭示污染物在環境中的遷移轉化行為提供科學依據。
