砂姜黑土有機(jī)無機(jī)復(fù)合體結(jié)構(gòu)特征及其對(duì)土壤顏色的影響機(jī)制

郭成士, 馬東豪, 張叢志, 張佳寶*, 蔡太義, 3, 周桂香, 陳 捷

1. 中國科學(xué)院南京土壤研究所，土壤與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210008 2. 中國科學(xué)院大學(xué)，北京 100049 3. 河南理工大學(xué)測(cè)繪與國土信息工程學(xué)院，河南 焦作 454000

引 言

我國砂姜黑土面積大約6 000余萬畝，主要分布在安徽、 河南兩省的淮北平原[1]。由于該土壤有機(jī)質(zhì)含量低，質(zhì)地粘重，土壤耕性差，存在濕漲干縮等不良物理性狀，使其成為我國面積最大的低產(chǎn)土壤之一[1-2]。土壤顏色是土壤理化性質(zhì)的外在表現(xiàn)，可以用其來預(yù)測(cè)土壤有機(jī)質(zhì)[3]。通常土壤黑色與高有機(jī)質(zhì)含量有關(guān)，例如我國高有機(jī)質(zhì)含量(可超過5%)的東北黑土土壤顏色很黑[1]。但低有機(jī)質(zhì)含量的砂姜黑土(一般不超過1.5%)土壤顏色也很黑[1]。傳統(tǒng)觀點(diǎn)[4-5]認(rèn)為高度芳構(gòu)化的腐殖質(zhì)成分如胡敏酸、 胡敏素與土粒結(jié)合使砂姜黑土呈現(xiàn)黑色。然而，這些研究中的胡敏酸、 胡敏素等腐殖質(zhì)成分是用化學(xué)方法從土壤中提取的，提取不完整，且破壞了有機(jī)質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)[6-8]，其結(jié)果不具有代表性，也不足以證明是腐殖質(zhì)的高芳構(gòu)化程度導(dǎo)致砂姜黑土顏色比較黑。由于化學(xué)提取方法(酸，堿，螯合劑等)會(huì)破壞土壤有機(jī)-無機(jī)復(fù)合體的結(jié)構(gòu)[9]，前期研究采用不破壞有機(jī)無機(jī)復(fù)合體結(jié)構(gòu)的物理方法從砂姜黑土土壤中提取出黑色物質(zhì)，通過分析其特征后發(fā)現(xiàn)蒙皂石與土壤黑度顯著正相關(guān)。有報(bào)道土壤有機(jī)質(zhì)和礦物組成對(duì)土壤光譜有重要影響。吸附試驗(yàn)表明蒙皂石礦物能夠吸附有機(jī)質(zhì)形成黑色的粘粒-有機(jī)復(fù)合體，因此蒙皂石吸附有機(jī)質(zhì)形成的黑色有機(jī)無機(jī)復(fù)合體，可能是砂姜黑土呈現(xiàn)黑色的主導(dǎo)因素。……