编辑推荐：
为探究不同有机物料对腐殖质（HS）稳定性的影响，研究人员用棉秸秆等进行实验，发现其影响 HS 官能团转化。
在广袤的土地之下，土壤如同一个巨大的 “碳库”，默默影响着全球的碳循环。土壤中含有大量的有机碳，这些有机碳不仅对土壤的肥力起着关键作用，还与全球气候变化息息相关。然而，土壤有机碳（SOC）的稳定性却受到多种因素的影响，其中，添加到土壤中的有机物料的种类，就是一个极为重要的因素。
腐殖质（HS）作为土壤有机碳的重要组成部分，包括腐殖酸（HA）、富里酸（FA）和胡敏素（Hu），它们在土壤的形成和演化过程中扮演着重要角色。不同的有机物料，比如棉秸秆、其衍生的堆肥和生物炭，究竟会如何影响腐殖质的结构和稳定性呢？这成为了科学家们亟待解决的问题。
为了深入探究这一问题，青岛农业大学等机构的研究人员展开了一项意义重大的研究。研究成果发表在《BMC Chemistry》上，为我们揭示了其中的奥秘。
在研究中，研究人员采用了两种关键的技术方法：固态 13C 核磁共振光谱（13C NMR）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）。通过这两种技术，他们能够详细地分析腐殖质的结构特征。研究人员将棉秸秆及其衍生的堆肥、生物炭，以等量碳含量添加到土壤中，并进行了长达 180 天的培养。
研究结果
- 13C NMR 光谱测定的 HS 特征：研究人员对不同处理下的 HS 进行 13C NMR 光谱分析，发现不同处理对 HS 的官能团组成有显著影响。例如，与秸秆处理相比，生物炭处理使 HA、FA 和 Hu 的芳基碳分别增加了 1.38%、1.68% 和 10.46%；与堆肥处理相比，也有不同程度的增加。而 HA 的 O - 烷基碳在高生物炭 / 秸秆和生物炭 / 堆肥比例下分别为 10.59% 和 10.65%，在低比例下则较低。这表明生物炭有利于 FA 和 Hu 的芳基碳形成，而秸秆或堆肥更有利于 HA 的烷基碳形成12。
- FTIR 光谱研究 HS 的化学结构：通过 FTIR 光谱分析，研究人员进一步了解了 HS 的化学结构变化。结果显示，与对照处理相比，某些峰的面积发生了改变，这与 13C NMR 光谱的分析结果相互印证。比如，在高秸秆 / 生物炭或堆肥 / 生物炭比例下，FA 在 1271 cm?1 处的峰面积增加，与 13C NMR 光谱分析的 FA 中甲氧基碳的变化一致34。
研究结论与讨论
综合研究结果，有机物料的类型显著影响了 HA、FA 和 Hu 官能团的转化，并且不同 HS 组分之间存在差异。生物炭通过疏水碳保护影响 HS 的结构稳定性，而添加秸秆或堆肥则改善了 Hu 的亲水碳保护。这意味着，生物炭更有利于 FA 和 Hu 中芳基碳的形成，而秸秆或堆肥则更倾向于促进 HA 和 Hu 中烷基碳的形成。同时，秸秆和堆肥增加了 HS 的亲水性官能团，使土壤中 HS 的组成和性质发生改变。
这项研究成果具有重要的意义。它不仅为我们深入理解土壤中碳固持的机制提供了新的视角，还为农业生产中合理使用有机物料提供了科学依据。通过合理搭配生物炭、秸秆和堆肥，可以更好地提高土壤有机碳的稳定性，增强土壤的碳固持能力，对于应对全球气候变化、提高土壤质量和保障农业可持续发展具有重要的指导价值。
总的来说，该研究为土壤碳固持领域的发展做出了重要贡献，为后续的研究和实践提供了宝贵的参考。未来，我们可以基于这些研究成果，进一步探索如何优化有机物料的使用，以实现更高效的土壤碳固持和农业生态系统的可持续发展。
