發(fā)布時(shí)間：2020-11-11 11:06

　　 自20世紀(jì)末以來,全球氣候變化越來越受到人們的廣泛關(guān)注,人類干擾引起的陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)過程變化導(dǎo)致了大氣中二氧化碳濃度快速提升,是引發(fā)全球氣候異常的重要原因。在全球碳循環(huán)中,土壤是陸地生態(tài)系統(tǒng)最大的的有機(jī)碳庫。有機(jī)質(zhì)是土壤的重要組成部分,在整個(gè)陸地生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)中擔(dān)當(dāng)著十分重要的角色。改善土壤有機(jī)碳庫、提升土壤的固碳潛力可以在短期內(nèi)有效緩解工業(yè)上日益速的二氧化碳的排放,是緩解全球氣候變化和保障全球糧食生產(chǎn)安全的有效途徑。為了更好地理解土壤中有機(jī)質(zhì)的行為和組成,土壤學(xué)引入了快速碳庫和穩(wěn)定性碳庫的概念。一般認(rèn)為,在土壤有機(jī)碳的輸入途徑中,植物殘?bào)w、根系和根系分泌物是主要貢獻(xiàn)者。其中一些分解困難的生物大分子(如單寧、脂類化合物、木質(zhì)素等)因具有植物特有的分子結(jié)構(gòu)特征,因此被稱為植物的生物標(biāo)志物(biomarkers)。由于土壤及其生態(tài)系統(tǒng)演替過程的差異,土壤有機(jī)質(zhì)輸入來源的植物種類及其比例差異很大。因此,特定土壤的有機(jī)質(zhì)來源均帶有特定的生物標(biāo)志物(biomarkers)印記。生物標(biāo)志物可作研究土壤中不同組分有機(jī)質(zhì)組成、來源和行為的良好工具。已有研究表明,稻田土壤作為在長(zhǎng)期植稻作用下形成的獨(dú)特人為耕作土壤,具有高的碳密度和高的固碳潛力。本研究以同母質(zhì)而不同發(fā)育年限(0a,50a,300a)的水稻土壤為例,探索建立提取和識(shí)別水稻土有機(jī)質(zhì)中生物標(biāo)志物(總?cè)軇┹腿√崛⊥寥乐杏坞x脂;堿水解萃取提取土壤中酯化脂;氧化銅氧化提取土壤中木質(zhì)素酚類)提取與鑒定的實(shí)驗(yàn)條件,并對(duì)其結(jié)果進(jìn)行定性分析。主要研究結(jié)果如下:1.對(duì)于總?cè)軇┹腿》ā�堿水解-乙醚萃取法和氧化銅氧化-乙醚萃取法分別進(jìn)行了提取溶劑/土壤體積比,堿水解的反應(yīng)溫度和氧化銅反應(yīng)溫度及無氧條件等摸索改進(jìn),分別構(gòu)建了水稻土中游離脂肪酸、酯化脂(持久性酯鍵結(jié)合脂肪酸)和木質(zhì)素酚的萃取鑒定方法,達(dá)到有效地的GC-MS定性鑒定效果,基線平穩(wěn),圖譜清晰;2.總?cè)軇┹腿》ǖ玫剿�稻土中游離脂肪酸分子標(biāo)志物包括碳水化合物3種,萜類物質(zhì)2種,直鏈烷烴1種和直鏈羥基酸7種等不同分子,多為水稻土特有;還存在幾種直鏈羧酸 10 種(例如 n-Dodecanoic acid 和 n-Hexadecenoic acid(C16:1))。堿水解-乙醚萃取持久性酯鍵結(jié)合脂肪酸的單體化合物中,包括9種直鏈羧酸(例如n-Dodecanoic acid,n-Tetradecanoic acid,n-Hexadecenoic acid(C16:1),n-Octadecadienoic acid(C18:2),n-Eicosanoic acid,n-Docosanoic acid,n-Tetracosanoic acid,n-Hexacosanoic acid 和 n-Octacosanoic acid),6種直鏈羥基酸(例如 n-Tetradecanol,n-icosanol,n-Docosanol,n-Tetracosanol,n-Hexacosanol 和 n-Octacosanol)以及 1 種萜類物質(zhì)(例如beta.-Sitosterol),屬于為水稻土特有。氧化銅氧化-乙醚萃取的木質(zhì)素單體酚化合物中,非來自母土的水稻土壤木質(zhì)素酚類分子標(biāo)志物包括p-Hydroxybenzaldehyde,Vanillin(V),Acetovanillone(V),Ethanedioic acid,Fumaric acid(C),2-Methyl-2-hydroxypropanoic acid,Methylmaleic acid,4-Methyl-2-hydroxypentanoic acid 等。3.這些分子標(biāo)志物的檢測(cè)表明,水稻土中有機(jī)質(zhì)分子包括植物根系木栓質(zhì)和木質(zhì)素來源的萜類化合物和脂肪酸類生物分子、真菌源烷烴、碳水化合物等微生物分子;分子標(biāo)志物的多樣性,無論是木質(zhì)素還是持久性酯鍵結(jié)合脂肪酸均揭示植稻50年的土壤有機(jī)質(zhì)的生物分子組成介于母土和長(zhǎng)期植稻的成熟水稻土之間。4.上述方法鑒定出的生物標(biāo)志物分子在水稻土 20cm以下很快消減或消失,說明長(zhǎng)期植稻下犁底層阻礙了根系向下生長(zhǎng),有機(jī)質(zhì)的深層分布受限。隨著土壤深度的加深,木質(zhì)素單體中酚酸的種類會(huì)上升。本研究表明,修改和摸索的方法可用于水稻土有機(jī)質(zhì)的來源研究以及土地利用改變中有機(jī)質(zhì)的動(dòng)態(tài)示蹤。今后需要進(jìn)一步發(fā)展定量檢測(cè)方法,以定量評(píng)估人類活動(dòng)下土壤有機(jī)質(zhì)的演變。
【學(xué)位單位】：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2016
【中圖分類】：S154
【部分圖文】：

．??０．２?０．４?０．６?０．８??肉桂基／香蘭基??圖１－２不同植物種類及其組織中來源于木質(zhì)素的香蘭基、??丁香基和肉桂基類化合物的相對(duì)比例（萬曉華等，２０１３）??１－２?Ｒｅｌａｔｉｖｅ?ｒａｔｉｏｓ?ｏｆ?ｓｙｒｉｎｇｙｌ?ｔｏ?ｖａｎｉｌｌｙｌ?ａｎｄ?ｃｉｎｎａｍｙｌ?ｔｏ?ｖａｎｉｌｌｙｌ?ｍｏｎｏｍｅｒｓ?ｄｅｒｉ

ａｃｉｄ（Ｃ），其中香蘭基系單體全員檢出（Ｖａｎｉｌｌｉｎ（Ｖ），Ａｃｅｔｏｖａｎｉｌｌｏｎｅ（Ｖ），Ｖａｎｉｌｌｉｃ?ａｃｉｄ（Ｖ）），??丁香基單體只檢出了?Ｓｙｒｉｎｇｉｃ?ａｃｉｄ（Ｓ），肉桂基單體全員檢出（ｐ－Ｃｏｕｍａｒｉｃ?ａｃｉｄ（Ｃ），??Ｆｅｒｕｌｉｃａｃｉｄ（Ｃ））。二元酸和輕基酸共９種，碳鏈長(zhǎng)度集中在Ｃ２？Ｃ９。根據(jù)圖４－２顯７Ｋ，??土壤樣品中木質(zhì)素被氧化銅氧化后分解產(chǎn)物的出峰時(shí)間集中在７?ｍｉｎ？３０?ｍｉｎ。??根據(jù)圖４－３所示，未開墾的灘涂土壤（０?ａ）?１０?ｃｍ以上土層，植稻５０年的水稻??土壤（５０?ａ）?２０?ｃｍ以上的土層和植稻３００年的水稻土壤（３００?ａ）中檢出的木質(zhì)素??酚類物質(zhì)指示，其木質(zhì)素來源為被子植物的葉和草本植物。未開墾灘涂土壤（０?ａ）??１０?ｃｍ以下的土層中木質(zhì)素的主要來源為裸子植物針葉。植稻５０年的水稻土壤（５０ａ）??２０?ｃｍ以下土層中木質(zhì)素來源為裸子植物木質(zhì)。??木質(zhì)素單體釀化合物中
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 萬曉華;黃志群;;植物標(biāo)志物在森林土壤碳循環(huán)研究中的應(yīng)用[J];土壤學(xué)報(bào);2013年06期

2 馬連剛;肖保華;;土壤腐殖質(zhì)提取和分組綜述[J];礦物巖石地球化學(xué)通報(bào);2011年04期

本文編號(hào)：2879104