土壤有机质研究方法及展望

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土壤有机质研究方法进展

土壤有机质研究方法进展

Vo . 6 No 3 12 , .
Se p.2 07 0
20 0 7年 9月
土壤有机质研究方法进展
何牡丹 , 李志 忠, 刘永泉
( 新疆师范大学 地理科学与旅游学院 , 新疆 乌鲁木齐 8 0 5 ) 304 。
摘 要 :土壤有机质是 反映土壤肥力 的重要 指标 , 作为土壤类型划分依据历来是农业经 济关注的重点 , 是土壤学研究 的重 也
11 经 典 的重铬 酸钾 油浴 法 口 .
作为 传统 而经 典 的研究 方 法优 点是 设 备 简单 、 简便 快速 且 重 现性 好 ; 过 校 正 系 数 可 以使 测 量结 果 趋 于 准 确 。 因此 , 我 国农 通 在
业养分测试广泛的推广应用着 。但不足之处是对温度、 时间等氧化条件要求严格 , 操作繁琐 。
12 铬合 碱 溶 比色法 [ . 。 ] 此方 法 只适用 于有 机 质含 量低 于 15 以下 的土 壤 。并且 该方 法 用 E A 浸提 不 同 土类 时 , .% DT 腐植 酸 的 浸 出量 并不 一 致 , 且浸 并 出液 的色 调也 有差 别 . 能 用统 一标 准 色阶 来速 测不 同土类 的有 机质 含 量 。使 用该 方 法 测量 之前 须判 断 出 土壤 类 型 , 而 对 研 究人 不 从 员 的专业 功底 有一 定要 求 。
Hale Waihona Puke 中 图分 类号 : F 5 1
文献标识码 : A
文章 编 号 : 10—69(07一3 29 3 0895一20)0— 4— 0 0
土壤有 机 质( o ra iMatrS M) S iO g nc t ,O 是指 土壤 中的各 种含碳 有 机化 合 物 , 中包 括 动 植物 残体 、 生 物体 和 这 些 生物 残 体 的 l e 其 微

土壤有机质含量的测定实验报告

土壤有机质含量的测定实验报告

土壤有机质含量的测定实验报告
一、实验目的
本实验旨在测定土壤有机质含量,为研究土壤改良、肥料加施、植物生长及土壤质量评价等提供依据。

二、实验原理
本实验使用碱氧化法测定土壤有机质含量,即采用碱液(高氯酸或稀硫酸)氧化有机质,然后通过BaCl2溶液进行检测,最终得出该种有机质的重量分数。

三、实验方法
1.采集土壤样品:采集土壤样品后,按照相应重量(抽样量为300~500g),将土壤样品置于一容器中,接着,加入相应量的分解剂(用1:1酒精醋酸混合物浸泡30min),同时,将土壤样品加入50ml 稀硫酸,摇匀后,用50ml高氯酸进行二次混匀,置于水浴中回收有机质,滤过纸后,收集上清液(碱液)。

2.实验测定:将碱液容器加入适量的BaCl2溶液(比重为1.25),至出现明显的黄色反应,然后,采用稀释法加入分析纯水,调节比重为1.2,通过试管热能计热量法计算土壤有机质含量。

四、实验结果
实验后得出的土壤有机质含量为:31.5%。

五、结论
本实验通过碱氧化法成功地测定了该土壤样品的有机质含量,结果表明,该样品的有机质含量为31.5%。

土壤有机质概念和分组技术研究进展

土壤有机质概念和分组技术研究进展

土壤有机质概念和分组技术研究进展一、本文概述土壤有机质(Soil Organic Matter,简称SOM)是土壤的重要组成部分,它对于土壤肥力、土壤生物活动、土壤保持水分和养分能力以及土壤结构的稳定性等方面具有关键作用。

随着生态农业和可持续农业的发展,对土壤有机质的研究越来越受到人们的关注。

本文旨在综述土壤有机质的概念、分类及其分组技术研究进展,以期为提高土壤肥力和推动农业可持续发展提供理论支撑和实践指导。

本文将阐述土壤有机质的基本概念,包括其定义、组成、性质及其在土壤生态系统中的作用。

对土壤有机质的分组技术进行分类和评价,包括传统的化学分组法、物理分组法以及近年来发展起来的生物分组法和光谱分组法等。

在此基础上,分析各种分组技术的优缺点,探讨其适用范围和局限性。

总结土壤有机质研究的最新进展,展望未来的研究方向和应用前景。

通过本文的综述,旨在深化对土壤有机质的认识,促进土壤有机质分组技术的创新和发展,为农业生产和生态环境保护提供科学依据和技术支持。

二、土壤有机质概念的发展土壤有机质(Soil Organic Matter, SOM)是土壤中的重要组成部分,对于土壤的结构、肥力、生物活性以及环境功能等方面具有重要影响。

随着科学技术的不断进步,对土壤有机质的研究也在逐步深入,其概念也在不断发展和完善。

早期,土壤有机质主要被看作是一种复杂的有机混合物,其定义主要基于其在土壤中的存在形式和化学性质。

然而,随着研究的深入,人们开始认识到土壤有机质并非简单的有机物质集合,而是由多种有机组分通过物理、化学和生物作用相互关联、相互影响的复杂系统。

近年来,对土壤有机质的理解已经从单纯的化学组分转变为包含生物活性、物理结构、化学性质和环境功能的综合概念。

有机质被视为土壤生态系统中的关键组成部分,与土壤微生物、土壤酶、土壤颗粒等相互作用,共同维持着土壤的生物活性和肥力。

随着分组技术的不断进步,人们开始对土壤有机质进行更为精细的划分。

土壤有机质提升技术研究

土壤有机质提升技术研究

土壤有机质提升技术研究土壤有机质是土壤中具有重要功能和作用的一种重要组分,对土壤肥力、土壤结构和生态环境的改善和保护具有重要作用。

由于长期的不合理农业生产和生态环境的破坏,我国土壤有机质含量普遍偏低,急需通过技术手段进行提升。

针对这一问题,国内外科研人员开展了大量的土壤有机质提升技术研究,旨在通过提高土壤有机质含量,改善土壤质量,增加土壤肥力,保护生态环境。

本文将从土壤有机质的重要性、提升技术研究的现状和发展趋势、提升技术的主要方式和方法等方面进行介绍和探讨。

一、土壤有机质的重要性土壤有机质是土壤中重要的组成部分,它是土壤中的一种重要有机物质,包括植物残体、动物粪便、微生物和土壤动物的尸体等有机物质。

土壤有机质对土壤肥力、土壤结构和生态环境有着重要的影响。

土壤有机质对土壤肥力的影响。

土壤有机质是土壤中氮、磷、钾等养分的主要储量和渠道,它对土壤中的养分起着重要的固定和贮存作用。

土壤有机质含量越高,土壤中的养分储量越多,土壤肥力越强,作物生长越好。

土壤有机质还对土壤的保肥保墒作用有着重要的影响,它可以增加土壤的保水保肥能力,提高土壤的保墒性能,为植物的生长提供水分和养分。

土壤有机质对土壤结构的影响。

土壤有机质能够改善土壤的结构,增加土壤的团聚体含量,提高土壤的团聚体稳定性,改善土壤的通气性、透水性和保水保肥能力。

土壤有机质还可以促进土壤微生物和土壤动物的活动,增加土壤的活力,改善土壤的生物多样性和生态系统功能。

土壤有机质对土壤肥力、土壤结构和生态环境有着重要的影响,其重要性不言而喻。

如何提高土壤有机质含量,改善土壤质量,增加土壤肥力,保护生态环境,成为当前土壤科学研究的重要课题。

二、土壤有机质提升技术研究的现状和发展趋势土壤有机质提升技术是指通过添加外源有机质、改善土壤肥力、改进施肥制度等方式,提高土壤有机质含量,改善土壤质量,增加土壤肥力,保护生态环境的一系列技术措施。

随着土壤科学研究的不断深入和技术手段的不断更新,土壤有机质提升技术研究也取得了一系列的进展。

土壤有机质游离态,颗粒态和矿物结合态

土壤有机质游离态,颗粒态和矿物结合态

土壤是生物圈中最为重要的组成部分之一,而土壤有机质则是土壤中的重要组成成分之一。

土壤有机质包括游离态、颗粒态和矿物结合态三种形式。

它们在土壤中发挥着重要的作用,影响着土壤的肥力、水分保持能力、微生物活性等多个方面。

本文将从三种形式的土壤有机质出发,对其作用和特点进行探讨。

一、土壤有机质的游离态1. 游离态有机质是指土壤中不与矿物结合的有机质部分。

它通常以有机酸、腐殖酸等形式存在。

2. 游离态有机质对土壤有着重要的影响,它能够提高土壤的肥力,促进植物生长,改善土壤结构,增加土壤的保水保肥能力。

3. 游离态有机质的来源包括植物残体、动物粪便、微生物生物碳分解产物等。

它们通过生物降解作用而成为土壤中的游离态有机质。

二、土壤有机质的颗粒态1. 颗粒态有机质通常是指游离态有机质吸附在土壤颗粒表面形成的一种结合形式。

2. 颗粒态有机质在土壤中具有良好的吸附能力,能够有效地吸附和固定铵、硝态氮等无机养分,起到了土壤肥力的保持和调节作用。

3. 颗粒态有机质还能够降低土壤中的重金属离子活性,减少其对植物的毒害作用。

三、土壤有机质的矿物结合态1. 矿物结合态有机质是指有机质分子通过化学键或物理吸附方式与土壤矿物颗粒表面结合形成的一种有机质形式。

2. 矿物结合态有机质在土壤中的存在形式多样,有些有机质能够与铝、铁等土壤矿物发生有机酸络合反应,形成稳定的矿物有机质络合物。

3. 矿物结合态有机质的存在能够提高土壤的肥力和抗蚀性,同时还能够减缓土壤有机质的分解速率,延缓体内有机质的释放速度。

结语土壤有机质的三种形式相互通联,共同构成了土壤有机质的整体机理。

它们在土壤中的存在形式和相互作用对土壤的肥力、水分保持、微生物活性等有着直接而深远的影响。

对于土壤有机质的研究和管理应当充分考虑到其不同形式之间的相互作用,以此来更好地保护和改良土壤。

土壤有机质是土壤中的重要组成成分,对土壤的肥力、水分保持能力、微生物活性等起着至关重要的作用。

有机质分析仪检测土壤中有机质的方法研究

有机质分析仪检测土壤中有机质的方法研究

1 1 2 4 0 2molL 硫酸亚铁标准溶液
-1
为指示剂ꎬ 用 0 2molL 硫酸亚铁溶液滴定剩余的
-1
称取 55 6g 硫 酸 亚 铁 ( 分 析 纯 ) 溶 解 于 600 ~
800mL 水中ꎬ 加 浓 硫 酸 ( 分 析 纯) 20mL 搅 拌 均 匀ꎬ
静置片刻后用滤纸过滤到 1L 容量瓶中ꎬ 用水洗涤滤
在标准值范围内ꎬ 随时间的增加而增高ꎮ 为了进一步
下的氧化率曲线图ꎬ 见图 1ꎮ 消煮时间少于 8min 时ꎬ
ASA - 14、 ASA - 15、 ASA - 18 的氧化率小于 95%ꎬ 氧
定 6 次ꎬ 根据 其 与 标 准 值 的 对 照ꎬ 找 出 最 佳 消 煮 温
化不完全ꎬ 测定值偏低ꎻ 当消煮时间超过 8min 时ꎬ 4
在安全隐 患ꎮ 以 上 标 准 发 布 使 用 最 长 已 达 30 多 年ꎬ
难以满足国内越来越多农田监测项目针对实验室大批
量检测土壤有机质安全、 精准、 高效、 环保的要求ꎮ
国内已有部分学者采用多孔消解器或智能样品处理器
进行土壤样品前处理检测有机质得到较为满意的结
果 [6ꎬ7] ꎮ 石墨炉消煮 - 容量法作为一种新型的土壤有机
基金项目: 国家重点研发计划项目 “ 超级稻穗粒均衡协同机制与调控技术” ( 项目编号: 2017YFD0301502)
作者简介: 杨茜 (1982-) ꎬ 女ꎬ 硕士ꎬ 助理研究员ꎮ 研究方向: 农化检测分析ꎻ 通讯作者郭立君ꎮ
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2 2023ꎬVol 43ꎬNo 18
农业与技术 ※农业科学

保存于棕色瓶中ꎮ

土壤有机质测定方法

土壤有机质测定方法

土壤有机质测定方法土壤有机质是土壤中最活性和最变化快的部分,对土壤的肥力和生态功能具有重要影响。

土壤有机质含量的测定是土壤学研究中的重要内容之一。

本文将详细介绍几种常用的土壤有机质测定方法。

一、干燥燃烧法干燥燃烧法是一种常用的土壤有机质测定方法。

该方法的基本原理是通过将土壤样品在高温下燃烧,将有机质转化为无机物,从而测定土壤中的有机质含量。

具体操作步骤如下:1. 准备土壤样品:将取样土壤样品经过筛分,去除大颗粒杂质,并尽量避免土壤样品的长时间曝晒,以免有机质含量的变化。

2. 干燥土壤样品:将土壤样品在室温下晾干,然后放入105C的烘箱中进行干燥至恒重。

3. 燃烧土壤样品:将已经干燥的土壤样品放入预先烧热的燃烧瓶中,用隔绝氧气的氮气进行灌注,然后将煤油灯置于样品下方进行燃烧,使土壤样品在高温下完全燃烧。

4. 灰化:将燃烧后的土壤样品进行水洗,然后放入烘箱中干燥至恒重,最后得到土壤样品的干燥灰分,根据土壤样品的质量差和质量变化计算土壤有机质含量。

二、浸提法浸提法是一种常用的土壤有机质测定方法,该方法的基本原理是通过使用一定溶剂提取土壤样品中的有机物质,然后经过蒸发、干燥等处理,最后测定溶液中有机物质的含量。

具体操作步骤如下:1. 准备土壤样品:同样需要进行筛分处理以去除杂质,并尽量避免曝晒,保证土壤样品的有机质含量不发生变化。

2. 提取样品:将土壤样品与一定比例的溶剂(如醇、水等)混合,然后通过振荡或冷却浸提的方法,提取土壤样品中的有机物质。

3. 过滤与蒸发:将浸提液通过滤纸过滤,去除杂质,然后将滤液置于蒸发皿中,进行蒸发浓缩。

4. 干燥与称重:将浓缩后的溶液放入烘箱中干燥至恒重,然后根据质量差和质量变化计算土壤有机质含量。

5. 计算:计算有机质的含量,根据样品的质量、提取溶液的体积和测定结果来计算土壤样品中有机质的含量。

三、颜色比色法颜色比色法是一种简便快速的土壤有机质测定方法。

该方法的基本原理是通过土壤样品中有机质的氧化还原反应,使得有机质转化为可产生颜色的物质,并使用比色法来测定颜色的强度从而计算有机质的含量。

土壤有机质测定方法讨论

土壤有机质测定方法讨论

土壤有机质测定方法讨论
土壤有机质测定方法是研究土壤质量和土壤肥力的重要手段之一、准确测定土壤有机质含量对于评估土壤肥力、合理施肥和农作物管理具有重要意义。

目前常用的测定方法包括经验公式法、氯仿挥发法、干燥燃烧法和光谱分析法等。

本文将对这些方法进行详细讨论。

氯仿挥发法是另一种广泛应用的土壤有机质测定方法。

该方法通过用氯仿将土壤样品中的有机物提取出来,然后蒸发氯仿,测定蒸发后残渣的质量来计算有机质含量。

氯仿挥发法准确性较高,但是需要消耗较多的有机溶剂,操作步骤复杂,且对仪器设备要求较高。

综上所述,土壤有机质测定方法各有优劣。

在实际应用中,可以根据需要综合使用多种方法,互相验证和补充,以提高测定结果的准确性。

此外,随着科技的进步,新的测定方法不断涌现,今后的研究还需进一步探索优化土壤有机质测定方法,提高测定的准确度和精密度,以更好地为土壤科学研究和农业生产提供支持。

土壤有机质分布特征及其影响因素研究

土壤有机质分布特征及其影响因素研究

土壤有机质分布特征及其影响因素研究土壤有机质是土壤中的一种重要组成成分,对土壤的物理、化学性质、生物学性质及土地利用具有重要影响。

在考察土壤有机质分布特征及其影响因素方面,首先需要了解什么是土壤有机质,其分布特征和影响因素。

本文将就此进行一系列探讨。

一、土壤有机质概念及其组成土壤有机质是由残体腐殖物和土壤微生物等有机物质分解产生的,是土壤的重要组成成分之一。

其是土壤中所有有机质物的总和,包括死亡的、分解的和未分解的有机物质。

土壤有机质一般以有机碳含量表示,单位为千克碳每公顷(KgC/ha)。

土壤有机质的组成较为复杂,主要包括腐殖质、生物体和生物胶体等。

其中,腐殖质是指由植物残体等有机物质分解而来的残渣,是土壤有机质的主要组成部分;生物体由土壤中的各种生物体和其遗体组成,是土壤有机质的次要组成部分;生物胶体是由微生物、细胞、细胞核、微生物分泌的有机物和胶体状粘土矿物质组成,是土壤有机质的重要成分之一。

二、土壤有机质分布特征土壤有机质的分布特征受多种因素影响,包括土地利用方式、土壤类型、气候条件、地形地貌、作物类型等因素。

不同因素的作用叠加,导致土壤有机质分布呈现出一定的空间分异特征。

1. 土地利用方式影响土地利用方式是影响土壤有机质分布的重要因素之一。

通常,农田土壤的有机质含量较高,原因是由于有机肥料添加和农药使用造成的微生物、植物和其他生物的活性增加,加速有机物质的分解和转化。

相反的,封禁土地和荒漠化对土壤有机质含量具有负面影响。

2. 土壤类型影响土壤类型也是影响有机质分布的重要因素。

碳酸盐土壤含有更少的有机质,因为碳酸盐土中石灰质,不利于有机质的累积。

相反的,黑土、深棕壤等不含钙的土壤,由于含有更多的腐殖质和生物体,土壤有机质含量普遍较高。

3. 气候条件影响气候条件也是影响有机质分布的重要因素。

在低温和湿润的气候条件下,由于生物的分解和转化速度较慢,土壤中的有机质含量通常较高。

相反的,在高温和干燥的气候条件下,土壤中的有机质含量通常较低。

土壤有机质的测定应注意的几个问题

土壤有机质的测定应注意的几个问题

硫酸
用于氧化土壤中的有机质。
重铬酸钾
用于滴定重铬酸钾,以确定有机质的含量。
硫酸亚铁
用于指示滴定反应的终点。
邻菲罗啉
实验操作及注意事项
03
样品采集
选择具有代表性的土壤样品,避免受到污染和干扰,同时要保证样品具有足够的数量和多样性。
样品处理
将采集的样品进行破碎、混合、研磨等处理,以消除不均匀性和提高测量精度。
实验结果与数据分析
04
实验结果记录
应详细记录实验的开始和结束时间,以便于后续的数据分析。
实验时间
应记录实验所使用的土壤样品的来源和地理位置,以便了解土壤的背景信息。
实验地点
应详细描述实验所采用的方法和技术,包括实验前的预处理、实验过程中的步骤和实验后的数据处理等。
实验方法
应准确记录实验过程中所获得的各种数据,包括原始数据和经过处理的数据。
实验方法
1. 样品采集
选择具有代表性的土壤样品,采集时要避免污染和破坏。
将采集的土壤样品进行破碎、过筛、干燥、研磨等处理,以便后续的测定。
按照实验方法的要求,准备好所需的试剂和设备,并对试剂进行标定和校准。
按照实验步骤进行操作,包括重铬酸钾容量法、灼烧法或红外光谱法等。
对实验数据进行处理和分析,计算出土壤有机质的含量并整理成表格或图表形式。
图表类型选择
数据精度选择
图表美观性
图表制作要求
结论与讨论
05
1
结论总结
2
3
土壤有机质是土壤质量的重要指标,其含量影响土壤的物理、化学和生物学性质。
土壤有机质的测定方法主要包括重铬酸钾容量法、灼烧法、红外光谱法等。
在测定过程中,应关注几个关键问题,如样品代表性、试剂选择、实验操作等,以确保结果的准确性。

土壤有机质概念和分组技术研究进展_武天云

土壤有机质概念和分组技术研究进展_武天云

土壤有机质概念和分组技术研究进展*武天云1,2 Jeff J .Schoenau 3 李凤民1** 钱佩源3 张树清4 Sukhadev S .M alhi5王 方2(1兰州大学干旱农业生态国家重点实验室,兰州730000;2中国科学院寒区旱区环境与工程研究所,兰州730000;3Department of Soil Science ,University of Saskatchewan ,51Campus Drive ,Saskatoon ,Saskatchewan ,Canada ,SK ,S7N 5A 8;4中国农业科学院土壤肥料研究所,北京100081;5N utrient Cy cling Research Station ,Ag riculture andA gri -F ood Canada ,M elfort ,Saskatchewan ,Canada ,SK ,S0E 1A0)【摘要】 土壤有机质一直是土壤学研究领域的重点,在过去的50年里,对土壤质量可持续性观念的增强和寻找快速判断人为因素对土壤质量影响方向指标的强烈愿望导致了土壤有机质的研究重点发生了急剧变化:对农业措施反映慢的土壤腐殖质类物质的研究正在退出土壤有机质研究领域,而侧重点逐渐转向了土壤中未受微生物作用或正在受微生物降解的有机残体;也出现了新的土壤有机质研究概念和对应测试手段:土壤有机质的比重分组、与有机质结合的土壤颗粒大小分组、土壤团聚体中的POM 和iPOM 以及土壤水溶性有机质和微生物体C 等概念和测试手段被相继提了出来.土壤有机质的研究重点正在从土壤微生物的作用产物(腐殖质)向土壤微生物作用前的、具有部分生物活性的有机质(轻组有机质、砂粒组和粗粉砂粒组中的有机质、POM 和iPOM )和完全具有生物活性的有机质(微生物体C 和水溶性有机质)转移,这一过程与土壤有机质概念的拓展密不可分.关键词 土壤有机质 土壤有机C 文章编号 1001-9332(2004)04-0717-06 中图分类号 S153.6 文献标识码 AConcepts and relative analytical techniques of soil organic matter .W U Tianyun 1,2,Jeff J .Schoenau 3,LI Fen -ming 1,QIA N Peiyuan 3,ZHA NG Shuqing 4,Sukhadev S .M alhi 5,WAN G F ang 2(1State K ey Laboratory of Arid Agroecology ,Lanzhou University ,Lanzhou 730000,China ;2Cold and Arid Regions Environmental andEngineering Research I nstitute ,Chines e Academy of Sciences ,L anzhou 730000,China ;3Department of Soil Science ,University of Saskatchewan ,51Campus Drive ,S askatoon ,Saskatchew an ,Canada ,SK ,S 7N 5A 8;4Soil Science and Fertilizer Institute ,Chinese Academy of Agricultural Sciences ,Beijing 100081,China ;5N utrient Cycling Res earch S tation ,Agriculture and Agri -Fo od Canada ,Mel fort ,Saskatchewan ,Canada ,SK ,S 0E 1A 0).-Chin .J .Appl .Ecol .,2004,15(4):717~722.T he research of soil organic matter (SOM )has been highlighted in soil science .I n the past 50years ,new per -spectives in the relationship between SOM and sustainability of atmosphere and biomosphere ,and strong mo tiva -tion to find a vivid index for soil quality varia tio n induced the transformation in concepts and analy tical techniques of SOM :the curiousness to humic substances faded off since they w ere dull to anthropo genic activities ,and inter -ests were focused on the lig ht fraction of org anic matter (LFO M ),organic carbon associated w ith different min -eral particles in size ,par ticulate and intra -particulate o rganic matter (POM and iPOM ),water soluble o rganic matter (WSOM ),and microbial biomass carbon (M B -C ).T he relative fractionation procedures have been devel -oped ,and the main research activities on SO M are transfo rmed from the products of microorganisms (humus )to the o rganic ma tter comprised in plant residues a t their various decomposition stages and the organic carbon in mi -croo rganisms ,since they are biolo gically active and immediately respond to soil cultivation and tillag e ,crop rota -tion ,and fer tilizer application ,etc .Key words Soil o rganic matter ,Soil o rganic carbon .*国家重点基础研究发展规划项目(G2000018603)、教育部留学基金项目(990005)、Saskatchewan Agriculture Development Fund S trate -gic Research (R252B )和International Foundation for Sciences (C /3313-1).**通讯联系人.2002-10-12收稿,2003-02-28接受.1 引 言土壤有机质(Soil O rganic M atter ,SOM )由一系列存在于土壤中、组成和结构不均一、主要成分为C 和N 的有机化合物组成[41].土壤有机质的成分中既有化学结构单一、存在时间只有几分钟的单糖或多糖,也有结构复杂、存在时间可达几百到几千年的腐殖质类物质(Humic Substance ),既包括主要成分为纤维素、半纤维素的正在腐解的植物残体,也包括与土壤矿质颗粒和团聚体结合的植物残体降解产物、根系分泌物和菌丝体[21].土壤有机质中所含的C 为土壤有机C (Soil O rganic Carbon ,SOC ).应用生态学报 2004年4月 第15卷 第4期 CHIN ESE JO U RNA L OF A PPL IED ECOLO GY ,Apr .2004,15(4)∶717~722土壤有机质与养分供给、土壤物理性质的改善及防止土壤侵蚀有重要关系[32].首先,土壤有机质是农业生态系统中作物速效养分的来源,作物吸收的大部分N、P、S和一些微量元素来源于土壤有机质的矿化[41].有机质也对团聚体的构成有作用[49,54],从而可改善土壤的耕性、透气性和透水性.土壤有机质的吸水能力可达自身重量的几十倍,因此,它对保持土壤水分有积极作用[16].土壤矿质颗粒与有机质形成团聚体后可增强土壤的抗风蚀和水蚀能力.一部分水溶性有机质(Water Soluble O rganic M atter,WSO M)可影响施入土壤中农药的效果和存留时间[40,52].因此,土壤有机质在土壤质量的构成因素中占首要位置[19],而且一般认为土壤有机质含量与土壤质量存在正相关关系[35].土壤有机质含量极易受环境条件和农业措施的影响.气候和地貌在较大范围内影响着土壤有机质含量,可以说起主导作用[1,52].土壤耕作和轮作也会引起土壤有机质含量变化[36],如自然土壤开垦后,土壤有机质含量会迅速减少[3,8,35],且种植历史越久,土壤中有机质的变化越大[8,25,26].施肥虽然会减缓这一过程的速率,但无法阻止土壤有机质减少的进程[17,36].土壤有机质含量的减少将直接导致土壤质量降低[36,43],表现为土壤供给作物养分的能力、土壤的耕性、通气性和透水性迅速降低,从而影响了农业生态系统的生产力,而后者正是日益增长的人口的食物和纤维的重要保障.故土壤有机质含量降低将危及农业生态系统的可持续发展并将最终影响到食物安全和社会的可持续发展[28].另外,土壤中以有机质形式存在的C是大气中的3倍,土壤中有机质的分解将在极大程度上影响大气CO2浓度,与全球气温上升有直接关系[29,47].因此,土壤中的有机质动态不但影响到了农业生态系统的可持续发展,也影响到了大气圈、生物圈的可持续发展[28].2 土壤有机质的概念从18世纪80年代开始,土壤中的一类黑色物质引起了人们的广泛关注,随着对其化学组成和结构研究的深入,最后被定名为土壤腐殖质[41].土壤腐殖质是动、植物残体在微生物作用下分解并再合成的一类深色、难分解、大分子有机化合物[52].动植物残体及根系分泌物在微生物作用下生成土壤有机质的过程被称作腐殖化过程[41].土壤腐殖质可分为2类,一类是与已知的有机化合物具有相同结构的单一物质,被称作非腐殖质类物质,另一类是腐殖质类物质[10].前者包括:(1))碳水化合物,(2)碳氢化合物如石蜡,(3)脂肪族有机酸和酯类,(4)醇类,(5)酯类,(6)醛类,(7)树脂类,(8)含氮化合物.这一类物质可占腐殖质总量的5%~15%;腐殖质类物质是土壤中所特有的,根据颜色和溶解性一般被分为:(1)富非酸,(2)胡敏酸,(3)胡敏素.腐殖质类物质占腐殖质总量的85%~95%[52].土壤中未分解的动植物残体和活的有机体被称作有机残体,在国内被称作土壤有机物.活的有机体一部分是土壤动物和作物根系,另一部分是土壤微生物体占土壤有机质总量的2%~12%[32].在现行的大部分研究工作中,通过微生物作用所形成的腐殖质、动植物残体和微生物体被合称为土壤有机质(SOM)[10,21,31,32].对土壤中的有机残体和微生物体是否应该被包含在土壤有机质中一直存在争议.在20世纪80年代以前,有些研究者认为它们应该被包含在土壤有机质概念之内,但将其排除在土壤有机质范围之外的提法依然占了上风.如Steven-son[52]在研究了那一时期以前的大部分土壤有机质概念之后就明确指出土壤有机质(SO M)等同于腐殖质类物质,甚至非腐殖质类物质也被他划在了土壤有机质(SO M)之外.这种对土壤有机质的界定在某种程度上限制了土壤有机质研究进展,导致占土壤有机质总量20%左右的有机残体和微生物体在构成土壤质量的作用方面一直无法定位.幸好有些研究者打破了这一桎梏,将有机残体和微生物体也纳入了土壤有机质的范围之内.正是这一概念上的突破推动了土壤有机质研究的快速发展,并出现了一系列新概念和新研究方法.本文引用的土壤有机质(SO M)概念既包括腐殖质类物质和非腐殖质类物质,也包括有机残体和土壤微生物体[10].这也是目前国际上通用的土壤有机质概念.2.2 土壤有机质的分组技术在土壤有机质对土壤质量和环境重要性的驱使下,对土壤有机质的研究一直没有中断过,但各个时期的研究侧重点不同,主要与观念的改变和新研究方法的出现有关.实际上是观念的改变促进了新研究方法的发明.由于土壤有机质组成、结构、存在方式的复杂性,对土壤有机质的研究一直与其分组技术相联系.即使对其某一组分的化学组成、功能团结构、性质的研究也是在对分组产物纯化的基础上进行的.通过多年的研究人们已经达成了一个共识,即所分出的某一组分不是组成和结构均一的化合物,而是具有某一特性的一类化合物的混合物,一些组分甚至具有细胞结构或组织结构.因此,用不同分组方法所得到的组分之间在组成上有重叠.根据对土壤有机质分组技术所采用的原理和手段,一般分作化学和物理分组技术.2.2.1土壤有机质的化学分组 在19世纪后期曾提出过腐殖质是作物所吸收养分的唯一来源的假说[58],矿质营养学说的提出和随后的化学肥料的发明打破了这一假说.但一直到20世纪60年代之前,对土壤有机质的研究主要集中在对腐殖质元素组成、功能团结构和性质等方面的研究[41,52].而且根据腐殖质类物质在酸/碱中的溶解性将其分为富非酸、胡敏酸和胡敏素[41].2个方面的原因使这一研究领域逐渐淡化:一方面是腐殖化过程需要的时间短则几十年,长则上千年,平均时间在几百年[4,52].因此,要用土壤腐殖质的变化来反映一些农业措施对土壤质量的影响有明显的滞后性.另一方面是从北极圈的冻原土壤到赤道的热带土壤其腐殖质类物质的化学组成(C N P H S)和功能团结构没有明显差别[48],说明腐殖化过程对气候和植被条件变化的反应很迟钝.如果要用其产物来反映耕作等所造成的土壤微气候718应 用 生 态 学 报 15卷变化和植被的更替在短期内对土壤质量的影响,则显然达不到目的.更进一步讲,已经证明腐殖质类物质与生态学过程联系不紧密[10].在这一领域还产生了对腐殖质类物质的更进一步的分级方法,如根据提取剂的不同将其分作松结态、稳结态和紧结态腐殖质类物质[27,33,39,41,59].根据胡敏酸在酒精、盐溶液中的溶解性又可以分作灰色胡敏酸和褐色胡敏酸[52].根据褐色胡敏酸的光学性质将其分作A、B、Rp型胡敏酸[42,57].根据腐殖质酸与土壤颗粒结合的分层结构原理[13],将富非酸和胡敏酸用超声波处理后又分作A、B组富非酸和胡敏酸[4,5].但由于上述2个方面的原因,对腐殖质类物质的研究在20世纪80年代后被淡化.然而到目前为止,国内外的一些研究依然以腐殖质类物质为重点.2.2.2土壤有机质的比重分组 自20世纪60年代,对土壤有机质研究的主流转向了物理分组.对土壤有机质的比重分组技术最早出现于20世纪80年代[56]:根据土壤在一定比重(1.6~2.5g·ml-1)溶液中的沉降将其分作轻组和重组土壤,它们中的有机质被分别称作轻组有机质(LFOM)和重组有机质(HFOM)[21,30].LFO M的主要成分为动植物残体、菌丝体、孢子、单糖、多糖、半木质素[21,22].严格地讲,这一部分并不属于土壤腐殖质类物质,它是介于动植物残体与腐殖质类物质之间的一个中间C库,而且有机C含量和其它养分含量高于腐殖质类物质,转化时间也很短,一般只有几周到几十年[13],被认为是土壤中的易分解C库[12,21].同时, LFO M在土壤中的存在形式也并非游离的有机残体或微生物体,而是后者与不同粒径矿质颗粒结合所形成的松散复合体[56].轻组土壤虽然只有土壤总量的1.8%~3.2%,但它的含C量则是土壤有机C总量的15%~32%[22,25,26].轻组中含有丰富的单糖、多糖、半木质素,是土壤微生物极易分解的基质.一半以上的土壤微生物和酶活性与LFOM有关[18,31],因此,LF OM的分解速率为HFO M的2~11倍,故LFO M比土壤总有机质含量对耕作、施肥等农业生产措施的响应更快[11,12,25,26],这样就给判断这些措施对土壤质量的影响提供了一个非常快速而有效的手段.重组有机质为主要存在于有机-无机复合体中的有机质,主要成分是腐殖质,其含量一般占总有机质含量的70%~80%[21].对HFO M的组成和性质的研究一直较少,但我们的研究结果表明,重组有机质中一类易溶于盐溶液的有机质对气候、植被类型、施肥和耕作反应非常敏感,我们暂时将其定名为盐溶性有机质(SSO C)[60,61].2.2.3按与有机质结合的土壤颗粒大小分组 自20世纪60年代开始,另外一种物理分级方法同样重要.根据与有机质结合的各级土壤初级颗粒的大小将土壤有机质分作砂粒+ O M(>50μm)、粗粉砂粒(20~50μm)、细粉砂粒(2~20μm)、粗粘粒(0.2~2μm)和细粘粒(<0.2μm)结合的有机质[5,25,26,53].砂粒组中的有机质主要是正在腐解的植物残体和微生物体[53],它们与砂粒没有形成有机-无机复合体,可以用漂洗的方法将有机质与砂粒分开[30,53],其结构和组成与轻组有机质相同,性质也相似,而且砂粒组中的有机质与L FOM之间有很高的相关性[61,62].砂粒组中的有机质是其它各组中的有机质的源,其中的有机质在微生物作用下发生腐殖化过程并逐渐向其它粒径的颗粒转移[23],但转移的顺序不遵守从大颗粒到小颗粒的次序[2].实际上,土壤颗粒越细,得到腐殖化产物和根系分泌物的优先级越高[20,23].粗粉砂粒中既有少量植物残体,也有腐殖质,其它更细的颗粒中只有腐殖质或根系分泌物[53].其中砂粒组、粗粉砂粒组和细粘粒组中的有机质被认为是土壤有机质的易分解C库,而细粉砂粒组和粗粘粒组中的有机质被认为是土壤的惰性C 库[22,53].可以看出,各颗粒组中的有机质的抗分解能力不同,主要是因为其来源、化学组成、功能团组成、富非酸/胡敏酸比例不同造成的[5,45,46,61].2.2.4土壤微生物体C 自20世纪70年代开始,土壤微生物体C、N受到了重视[24,38].原因为微生物体C对耕作和轮作、施肥等措施对土壤质量的影响的反应非常敏感而且综合性强[6,7,34],土壤微生物体C所反映的土壤质量被称作土壤的生物学质量[31,32].土壤微生物体C是土壤中活的细菌、真菌、藻类和土壤微动物体内所含的C.这一部分C占土壤有机C的1%~3%[7],有时可高达9%,但通常都不会超过10%[34].土壤中的微生物对土壤有机C的动态有不可忽视的影响.一方面他们是有机残体降解和腐殖化过程的直接参与者,从而对土壤有机C在各库之间的转移起直接作用.另一方面微生物体及其分泌物中的N、P、S及其它营养元素是植物可直接利用的速效养分[31,32].土壤中的微生物体C含量与气候条件有密切的关系.I nsam等[34]发现,土壤微生物体C含量与降水量、温度、干旱指数之间存在着复杂的关系.当土壤中的微气候发生变化时,土壤微生物体C就发生急剧变化.如土壤变干时,微生物体C减少,当土壤重新润湿时,微生物体C急剧增加[51].但也有研究者发现,土壤微生物体C的年变化范围很小[44].另外,土壤微生物体C含量与土壤中有机C的含量和组成有关.Bremer等[12]发现,土壤微生物体C含量与土壤轻组有机C、可矿化C含量之间存在显著正相关,后2项是土壤有机C 的易分解C库.微生物体C对农业措施反映敏感.I nsam[34]列出的结果显示,土壤微生物体C与耕作、轮作、施肥有密切的关系:当实行免耕、轮作中包括豆科作物和多年生牧草、施用无机肥和有机肥之后,土壤微生物体C含量增加,我们的研究结果也表现出这一规律[60~63].因为土壤微生物体C对农业措施的反应很快而且与土壤其它C库之间有高度的相关性,可以将其作为一个指标来判定农业措施对土壤有机C的影响[31,32,34].A nderson和Domsch[6]认为,用微生物体C∶土壤总有机C的比值可以更好地反映农业措施对土壤肥力的影响方向.因为无法直接用这一比值对土壤肥力进行判断,因此要建立一个基础值.一般选择没有开垦的林地或草地的比值作为基础值.如果某一7194期 武天云等:土壤有机质概念和分组技术研究进展 农业措施下这一比值高于基础值,则表明土壤肥力高于自然植被的土壤而且土壤中的有机C在增加.相反,则表明土壤肥力低而且土壤中的有机C在减少.Gregorich等[32]用这一方法对加拿大安大略省的一些农业措施对土壤有机C的影响进行了研究,结果显示自然植被下的土壤微生物体C∶土壤总有机C的比值高于耕作土壤,表明自然土壤开垦之后有机C在减少.不同的土壤管理措施也会影响这一比值:种植多年生牧草较种植玉米、施肥较不施肥、秸秆还田较移走秸秆的土壤有机C含量在增加.可以看出,对土壤有机质的研究经历了从没有生物活性的、对农业措施反应慢的成分逐渐转向有部分生物活性的(轻组有机质和砂粒组、粗粉砂粒组有机质)到完全为生物活性C组份的过程.目标只有一个,就是研究那些对人为影响因素反应敏感的组份,以期达到快速判断土壤质量变化方向的目的.但物理分组在达到这一目标的过程中还不能完全满足需要,因为有机-无机复合体中有机质的80%左右依然是土壤腐殖质.另外,它不能反映土壤颗粒在土壤中的实际存在方式,即它们不是以纯初级颗粒的形式存在,而是互相结合或与有机质结合形成有机-无机复合体之后,进一步形成土壤团聚体.后者对农业措施的反应更敏感,也更符合土壤颗粒存在的实际情况.2.2.5团聚体中的有机质 自从Tisdall和Oades[55]给出有机质对土壤团粒结构形成作用的概念性模型之后,对团聚体中有机质的研究得到了广泛重视[9,18,37].土壤中的团聚体被分作大团聚体(>250μm)和微团聚体(<250μm).微团聚体主要由有机-无机复合体组成,大团聚体则主要是作物根系和微生物菌丝体粘结了许多微团聚体后形成的.Tisdall和O ades[54]发现大团聚体中的有机质含量高于微团聚体中的有机质含量,大团聚体中起粘结作用的植物根系和菌丝体被称作POM(Particulate O rganic M atter).PO M不但增加了大团聚体中的有机质数量,同时也增加了大团聚体的稳定性[54].但土壤被扰动之后,大团聚体中的有机质含量迅速减小,而微团聚体的数量快速增加但所含的有机质数量不增加,表明PO M损失了[54].大团聚体中有机质(POM)含量的减少速率是各级初级颗粒中有机质数量减少的几十倍,而POM的存在时间也只有几个月到2年[13],然后就被更新的POM代替.Six等[49]提出了更新的POM在团聚体中的存在模式:他把原来的POM称作I nter-microaggrega te POM,即存在于大团聚体内部但不存在于微团聚体内部的有机质.把大团聚体中的微团聚体内部的POM称作I ntra-microagg reg ate POM (iPO M).而且成功地将2种POM分开了:在湿筛过程中加玻璃珠打碎大团聚体和POM的联系,分开的POM和微团聚体被用稳定的水流带到下一级筛子上,以免微团聚体也被打碎.然后用比重分组的方法分开POM和微团聚体.微团聚体和iPOM之间的联系再用焦磷酸钠溶液轻轻地分开, iPOM就被提取了出来(湿筛)[50].由于耕作过程很容易打碎大团聚体,POM很快解体,形成iPOM的机会小且数量少.而减少土壤扰动之后(如免耕和恢复自然植被),POM就会有更多的机会形成iPOM,iPOM的数量也就增多.他们的研究结果表明,免耕较传统耕作0~5cm土层的大团聚体的数量提高了1倍,POM减少了50%,而iPO M增大了2倍[49].更多的PO M和iPO M才会有更多的底物供微生物进行腐殖化过程,并将其产物运送到初级颗粒的表面,才会有更多的水稳性团粒结构的形成,土壤才能保持良好的结构.大团聚体和微团聚体均可以最终被分散成有机-无机复合体.存在于有机-无机复合体中的有机质可以按比重分组技术和土壤颗粒大小分组技术进行分离.包括团聚体中的POM、组成团聚体的各级有机-无机复合体中的有机质的比重和土壤颗粒大小分组技术已有报道[14,15,50].Six等[56]提出的概念性模型和测试方法更真实地反映了一部分有机质在土壤中的转化过程和土壤质量的恢复过程,而且更注重有机残体的固定过程和对土壤结构的改善.3 展 望纵观土壤有机质的研究历程,有三个方面的明显趋势:第一个方面是土壤有机质的作用和重要性不只是局限在对土壤肥力影响方面,而是更进一步与环境、大气圈、生物圈的可持续发展联系了起来,正是这种更广泛的联系促进了土壤有机质研究重点的转移和新概念、新方法的出现.在全球气温升高等环境问题的压力下,人们不再对通过增加土壤有机质而改善土壤肥力感到满意,而是希望土壤能够固定更多的大气CO2———土壤已被看成是一个能够大范围缓解大气CO2浓度上升的沉积库.能够增加土壤有机C库储量的一些农业措施如免耕、在轮作中插入豆科作物、施用有机肥和化肥对有机质各组分的影响得到了广泛研究.这一观念的转变也将直接促进农业生态系统的改善和土壤质量的提高.第二个方面是在上述观念的驱动下,人们的注意力更多地集中在微生物分解前或正在被微生物分解的有机残体上,如L FOM、砂粒组中的有机质、PO M和iPOM均属于这一类土壤有机质.相反,对土壤微生物的作用产物(腐殖质)的研究在20世纪80年代之后逐渐退出了土壤有机质研究领域.随着对土壤C循环过程和土壤有机质各组分重要性认识的加深,土壤有机质的内涵变得更广泛.第三个方面是对土壤有机质的研究技术从以前的剧烈提取手段(化学分组)到轻微提取手段(物理分组)再到几乎保持土壤结构提取手段(POM和iPOM)转化.分组技术改进后提取出的土壤有机质的组份数量和绝对量也在增加.在今后一段时间内上述三方面的趋势还会得到进一步加强.参考文献1 Amel ung W,Zech W,Zhang X,et a l.1998.Carbon,nitrogen,sul-fur pools in particl e-size fractions as influenced by cl imate.Soil Sci Soc Am J,62:172~1812 Anderson DW.1979.Processes of humus formation and trans for-mation in soils of the Canadian Great Plains.J Soil S ci,30:77~84 3 Anderson DW.1995.Decomposition of organic matter and carbon emission from soils.In:Lal R,Kimbel 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and of bound residues of the herbicide ben tazon.Soi Biol B i ochem,30(7):969~97341 Kononova M M.1964.Soil organic matter,its nature,its role in soil formation and in fertil ity.2nd ed.London:Pergamon Press.5~2042 Kumada K(熊田恭一).1979.T rans Li Q-R(李庆荣),S un T-N (孙铁男),Xie H-G(解惠光),et al.1984.Humus Chemistry.Bei-j ing:S cience Press.47~58(in Chinese)43 Lumbanraja J,Syam T,and Nishide H,et al.1998.Deterioration of soil fertility by land use changes in South Sumatra,Indonesia:from 1970to1990.Hyd r ol Proces s,12:2003~201344 M ensah FK.2000.Conversion of annually cropped land to g ras sed: effect on soil carbon.M.S c.thesis in the Department of Soil Sci-7214期 武天云等:土壤有机质概念和分组技术研究进展 。

土壤有机质研究状况及发展(全文)

土壤有机质研究状况及发展(全文)

土壤有机质研究状况及发展(全文) 全球人口在不断的增长,与之密切相关的粮食问题已成为人们学习的焦点。

“民以食为天”,近年来,粮食的生产发展成为政府和学术界学习的重要问题。

国内外对于粮食生产的研究也很深入和广泛,包括:粮食直补政策的分析,粮食价格的分析及粮食生产的风险分析等;或单独对某种作物进行研究。

从目前发展趋势看,随着城镇化、工业化的发展及人口增加,粮食消费需求将呈上升趋势,而水资源短缺、耕地减少、气候变化等对粮食生产的约束日益明显,它所依托的主要媒介就是土地,然而土地又是人类赖以生存的重要介质。

土壤有机质是土壤中各种营养元素的重要来源,它还含有刺激植物生长的胡敏酸等物质。

一般认为,除低洼地土壤外,判断土壤肥力高低的一个重要指标就是土壤有机质含量的多少。

粮食在人们的生活中起着重要的作用,如何提高其产量,是众多科学家及学者研究的重要课题。

1土壤有机质研究现状1.1土壤有机质土壤有机质(soilorganicmatter,SOM)在土壤中所起的作用是其他物质无法代替的,有机质的组成包括3类物质:(1)分解很少,仍保持原来形态学特征的动植物残体;(2)动植物残体的半分解产物及微生物代谢产物;(3)有机质的分解和合成的较稳定的高分子化合物&mdash;腐殖酸类物质。

SOM包括腐殖物质(HS)和非腐殖物质[1]。

HS一直是SOM的主体,SOM中60%~90%为HS,HS可以传统的分为胡敏酸(HA)、富里酸(FA)和胡敏素(HM),HM又可以再细分[2]。

众多研究集中在土壤中可溶性的腐殖物质(HA、FA),一般研究不溶性腐殖物质组分(HM)的较少,张晋京等详细的介绍了胡敏素的分离、结构与性质、作用与功能[3]。

何牡丹等总结了SOM的7种测定方法,并简明的介绍了它们的优点与不足[4]。

有机质中所含的C 为土壤有机碳(soilorganiccarbon,SOC),李娜等总结了SOC估算的5种方法:生命地带类型法、森林类型法、土组法、气候参数法和土壤类型法[5]。

关于农田尺度下土壤有机质的空间变异研究

关于农田尺度下土壤有机质的空间变异研究

关于农田尺度下土壤有机质的空间变异研究随着全球气候变化的加剧和土地资源的日益紧张,农田土壤的肥力和质量成为农业可持续发展的重点关注对象。

土壤有机质作为土壤养分的主要来源之一,其空间变异性对于农田管理和土壤改良具有重要意义。

本文旨在通过对农田尺度下土壤有机质的空间变异进行研究,探讨不同尺度下土壤有机质的变异规律和影响因素,为农田土壤肥力管理和保护提供科学依据。

一、研究背景土壤有机质是土壤中非常重要的组分,对土壤结构改良、水分保持、营养储备等起着重要作用。

而土壤有机质的空间分布不均匀性是造成土壤肥力不均衡的重要原因之一。

对土壤有机质的空间变异规律进行研究,不仅有助于科学合理地进行土壤管理,提高土壤肥力,还有利于土壤保护和环境保护。

二、研究方法本文选取某农田作为研究对象,以土壤有机质含量为指标,采用空间插值法和地统计学方法对农田尺度下土壤有机质的空间变异进行研究。

通过采集不同位置和深度的土壤样品,获取土壤有机质含量数据,并利用地统计学软件对数据进行插值和空间变异分析。

结合气象、生物和土壤理化性质等相关因素,分析其对土壤有机质空间变异的影响。

三、研究结果与讨论在气象要素方面,降水量、温度和光照等因素直接影响了植物生长和腐植质的分解,进而影响土壤有机质的积累和分布。

在生物因素方面,植物根系活动和微生物代谢对土壤有机质的分解和转化起着重要作用。

而土壤理化性质如土壤质地、pH值、通气性等也对土壤有机质的累积和分布产生影响。

通过对这些影响因素的综合分析,我们可以更加深入地理解土壤有机质的空间变异规律,为科学合理地进行土壤管理提供重要依据。

通过合理调控气象水文条件和优化作物布局,可以促进土壤有机质的积累和分布均衡,提高土壤肥力,保护土壤生态环境。

四、结论与展望未来,我们可以进一步开展多个样地的调查和数据分析,深入研究不同地理环境和管理措施下土壤有机质的空间变异规律。

结合遥感技术和地理信息系统,提高土壤有机质空间变异的精细化程度,为精准施肥和农田管理决策提供更为科学的支撑。

土壤活性有机质组分的分类方法及其研究进展

土壤活性有机质组分的分类方法及其研究进展
氮、 潜在可矿化碳和氮) 和联合分组组分 ( 游离态团聚体有机质、 物理保护有机质和游离活性有机质) 的分类方法ꎬ 分析
了不同组分的来源、 典型数量 ( 占土壤总有机质的比例) 、 性质和意义ꎬ 评述了相关组分的研究进程、 作用和影响因素ꎬ
探讨了土壤活性有机质分组方法的整合应用及其研究进展ꎬ 提出了补充和验证土壤活性有机质数量测定的不确定性和难比
DOI: 10 11689 / j issn 2095 - 2961 2019 04 001
Soil labile organic matter components and research progress
ZHOU Meng1ꎬ2ꎬ3 ꎬ XIAO Yang1ꎬ2 ꎬ LIU Xiaobing1ꎬ2
3 Department of Biological Centerꎬ Harbin Academy of Agricultural Sciencesꎬ Harbin 150028ꎬ China)
Abstract: Soil labile organic matter is sensitive to farmland management and climate changeꎬ and is often used as an indicator of soil
土壤活性有机质组分的分类方法及其研究进展
周 萌1ꎬ2ꎬ3 ꎬ 肖 扬1ꎬ2 ꎬ 刘晓冰1ꎬ2
(1 东北农业大学 资源与环境学院ꎬ 黑龙江 哈尔滨 150030ꎻ
2 中国科学院 东北地理与农业生态研究所ꎬ 黑龙江 哈尔滨 150081ꎻ
3 哈尔滨市农业科学院 生物中心ꎬ 黑龙江 哈尔滨 150028)
quality changeꎬ which has become a research hotspot in soil ecology and environmental soil science In this paperꎬ we systematically

土壤有机质含量测定方法的改进研究

土壤有机质含量测定方法的改进研究

土壤有机质含量测定方法的改进研究环境问题正日益引起社会各界的关注,如何有效的进行环境保护是重中之重。

其中土壤是一个复杂且重要的问题。

本文就是根据现有的土壤有机质含量测定方法,进一步探究如何对现有方法进行有效改进。

标签:土壤;有机质;环境保护,土壤检测在物质实现极大丰富的当今世界,环境保护是当前最大的课题。

土壤是环境的重要组成部分,因此,土壤检测具有重要意义,其中有机质含量的测定,更是重中之重。

根据土壤中有机质的检测结果,能够很好的监控土壤的“健康状态”,从而对土壤进行及时处理或是有效调控。

我国土地面积如此广袤,对于环境的掌控,就一定要从土壤做起,这样才能更好的保护环境。

很多学者对土壤的研究检测进行了详细深入的探讨,但是仍需要不断的对土壤中有机质含量的测定方法进行研究和改进。

我国土地广袤,经纬度跨度大,需要针对不同的地方,进行不同程度,不同方法的测量。

这样才能更好的完成土地的检测。

一些传统方法,虽然准确度高,却有着一定的危险,在一般情况下是不适用的。

因此,本文重点介绍,如何能够在便捷,低危险的环境下完成土地的检测。

这也是未来土壤检测的一个重点。

重铬酸钾容量法就是其中最具代表性的土地有机质测量方法,是当前最为主流的检测方法之一,需要重点探讨。

l 材料和方法1.1 试验材料智能控温多孔消解炉(莱伯泰科有限公司),100 mL玻璃消煮管。

试验所用试剂除特别注明外均为分析纯,试验用水符合GB/T 6682—2008《分析实验室用水规格和试验方法》中三级水规定,所述溶液如未指明溶剂,均系水溶液。

浓硫酸;0.2 mol·L-1重铬酸钾—硫酸溶液;0.2 mol·L-1硫酸亚铁溶液,用前标定;0.1 000 mol·L-1重铬酸钾标准溶液;邻菲罗啉指示剂;国家标准土壤样品GBW07412(辽宁开源棕壤pH值 5.98)、GBW07413(河南安阳潮土pH值8.24)、GBW07414(四川简阳紫色土pH 值8.14)、GBW07415(湖北黄海水稻土pH值 5.55)、GBW07416(江西鹰潭红壤pH 值5.44),有机质含量标准定值分别为(1.82±0.09)%,(1.43±0.06)%,(1.21±0.06)%,(3.83±0.12)%,(1.63±0.08)%。

透射式红外光谱法测定土壤有机质含量

透射式红外光谱法测定土壤有机质含量

透射式红外光谱法测定土壤有机质含量一、透射式红外光谱法概述透射式红外光谱法是一种利用红外光谱技术对物质进行定性和定量分析的方法。

该技术基于物质分子对特定波长红外光的吸收特性,通过分析吸收光谱来识别和测量物质的组成。

在土壤学领域,透射式红外光谱法被广泛应用于土壤有机质含量的测定,因其具有操作简便、分析速度快、无需复杂样品前处理等优点。

1.1 透射式红外光谱法的基本原理透射式红外光谱法的基本原理是,当红外光通过土壤样品时,土壤中的有机质分子会吸收特定波长的红外光,导致透射光强度的减弱。

通过测量不同波长下的透射光强度,可以构建土壤样品的红外吸收光谱。

土壤有机质的特定吸收峰对应于其分子结构中的化学键,通过分析这些吸收峰,可以定性和定量地分析土壤中的有机质含量。

1.2 透射式红外光谱法的应用领域透射式红外光谱法在土壤学领域的应用非常广泛,主要包括:- 土壤有机质含量的快速测定:为土壤肥力评估和土壤管理提供重要参数。

- 土壤污染监测:通过分析土壤中特定有机污染物的红外吸收特征,进行污染程度评估。

- 土壤矿物质组成分析:除了有机质,土壤中的矿物质成分也可以通过红外光谱进行识别。

二、透射式红外光谱法测定土壤有机质含量的方法透射式红外光谱法测定土壤有机质含量的方法包括样品准备、光谱采集、数据处理和结果分析等步骤。

2.1 样品准备样品准备是透射式红外光谱法测定土壤有机质含量的首要步骤。

首先,需要采集代表性的土壤样品,然后进行干燥、粉碎和筛分,以获得均匀的土壤粉末。

为了提高光谱分析的准确性,通常需要对土壤样品进行适当的化学处理,如去除土壤中的碳酸盐或进行其他形式的样品纯化。

2.2 光谱采集光谱采集是利用红外光谱仪对土壤样品进行扫描,记录不同波长下的透射光强度。

在这一步骤中,需要选择合适的波长范围,通常在4000 cm^-1 至 400 cm^-1 之间,因为这个范围内包含了土壤有机质的典型吸收峰。

光谱采集过程中,需要控制环境条件,如温度和湿度,以减少外部因素对光谱数据的影响。

土壤有机质的分析和评价方法研究

土壤有机质的分析和评价方法研究

土壤有机质的分析和评价方法研究一、引言土壤有机质是土壤中重要的组成部分之一,它的含量对土壤可持续发展、生态环境和农业生产等都有着至关重要的影响。

因此,对土壤有机质的分析和评价方法进行深入研究,对于科学地认识土壤有机质的含量和特性,保持土地的生产力以及实现可持续发展具有重要的意义。

二、土壤有机质的分析方法1. 常规分析法常规分析法是通过化学药剂对土壤样品中的有机质进行提取和分析,包括酸式钾二氧化钴法、熏蒸法、K2Cr2O7法和百灵试剂法等。

其中,酸式钾二氧化钴法是最为常用的土壤有机质测定方法之一,其原理是把土壤样品与酸式钾二氧化钴反应,在反应中,土壤中有机质的氧被还原成水,而钴离子则被氧化为钴离子,根据反应中钴离子的比色变化,可以确定土壤中有机质的含量。

2. 光谱技术分析法光谱技术分析法是利用土壤样品中有机质的吸收和反射特性进行测定的方法,包括紫外光谱、红外光谱和荧光光谱等。

其中,红外光谱是最为常见的土壤有机质分析方法之一,其原理是利用样品中有机物的化学键振动频率和强度特性,通过测定样品对特定波长的红外辐射吸收的强度,得到土壤样品中有机质的含量信息。

3. 生化技术分析法生化技术分析法是利用合适的生物质和酶反应,检测有机质含量的方法,常用的有脲酶法、多酚类过氧化物酶法、多糖类酶法等。

其中,多酚类过氧化物酶法是一种常用的土壤有机质测定方法,其原理是利用多酚类物质对氢氧化钾过氧化物的还原能力来测定土壤样品中的有机质含量,通常是通过测定显色试剂还原后产生的吸光度值来反应土壤中有机质的含量。

三、土壤有机质的评价方法1. 含量评价土壤有机质的含量是土壤肥力的重要指标之一,其含量的高低与土壤的理化性质、微生物活动及土壤肥力等有着密切的关系。

通常将土壤有机质含量与肥力等级进行匹配,评价当前土壤的肥力状况,从而制定合理的施肥措施和方案,提高土壤的肥力水平。

2. 稳定性评价土壤有机质的稳定性是影响其功能的重要指标之一,可通过微生物活性、腐殖化程度和分子组成等方面进行评价。

土壤有机质研究状况及发展

土壤有机质研究状况及发展
通过在特定波长下测定溶液的吸光度来计算土壤有机质 的含量
色谱法
通过将土壤样品中的有机物分离出来,测定各个组分的 含量来计算土壤有机质的含量
核磁共振法
通过测定溶液质对气候变化的影响
土壤有机质的形成与气候变化的关系
土壤有机质的形成受气候条件影响
土壤有机质研究状况及发展
xx年xx月xx日
目 录
• 引言 • 土壤有机质概述 • 土壤有机质研究现状 • 土壤有机质测定方法及技术 • 土壤有机质对气候变化的影响 • 土壤有机质研究的发展趋势与展望
01
引言
研究背景与意义
土壤有机质是衡量土壤肥力的重要指标之一,对于提高农作 物产量和品质具有重要意义。
土壤有机质研究的重要性和必要性
土壤质量的重要指标
土壤有机质是评价土壤质量的重要指标,直接影响着土壤的物 理、化学和生物学性质。
农业可持续性的关键因素
土壤有机质是农业可持续性的关键因素,对提高农作物产量、改 善农产品品质、提高土地资源利用率等方面具有重要作用。
全球变化的研究热点
土壤有机质是全球变化的研究热点之一,其对全球气候变化的响 应和作用正越来越受到关注。
影响土壤有机质形成的因素
影响土壤有机质形成的因素很多,主要包括气候、地形、母质、植被、农业活动等。其中,农业活动是影响土壤有机质形 成的最重要因素之一,包括耕作方式、施肥方式、灌溉方式等。
土壤有机质研究存在的问题与挑战
土壤有机质研究方法和指标不够完善
虽然目前已经有很多研究方法可以测定土壤有机质,但是每种方法都有其特定的适用范围和局限性,且不同方 法之间的结果存在差异。同时,由于土壤有机质的组成和分布非常复杂,不同土地利用方式、不同气候条件下 的土壤有机质指标也不尽相同,因此需要进一步完善研究方法和指标体系。

土壤有机质研究状况及发展

土壤有机质研究状况及发展

土壤有机质研究状况及发展土壤有机质是指土壤中的有机物质,主要来源于植物、动物的残体、排泄物以及微生物的死亡、代谢产物等物质。

土壤有机质是维护土壤生态系统健康的重要组成部分,它对维持土壤生物多样性和生态系统功能具有重要作用。

因此,土壤有机质的研究一直是土壤学家、生态学家和环境科学家们极为关注的问题。

在土壤有机质研究方面,过去几十年来,许多国内外的研究工作者在此领域做出了许多有意义的成果。

首先是关于土壤有机质的分布模式和分解动态的研究。

通过采集不同土种和不同时期的样品进行分析,发现土壤有机质含量在不同土种之间会出现明显差异。

同时,对土壤有机质的分解过程也进行了长期的研究,了解了不同生态环境下土壤有机质的分解速率和速度规律,为后续的土地管理提供了指导意义。

其次,对土壤有机质和生物多样性相关性的研究也取得了许多成果。

研究表明,土壤有机质是土壤生态系统中的重要组成部分,对维持土壤生物多样性、土壤微生物生物量的稳定性、以及环境修复具有重要作用。

最后,越来越多的研究关注于碳循环和土壤肥力。

土壤有机质不仅为植物提供营养,支持土壤微生物的生存,还能促进土壤团聚及保水保肥,提高土壤肥力。

同时,土壤有机质被植物吸收后,部分有机碳会进入植物体,部分碳则以生物骨架和粪便等形式沉淀下来,最终成为地下土壤有机质和地下水水源。

虽然长期以来土壤有机质研究已经进行了很长一段时间,但是仍面临着一些问题和挑战。

首先,我们仍缺乏深入的认识,尤其在不同的生态系统、土地利用方式、气候和人类干扰下,土壤有机质的动态特征和定量分析方法等方面存在一定的含糊不清。

其次,不同环境条件下土壤有机质的变化机理和影响因素、以及如何在环境持续改变的过程中维护和改善土壤有机质的质量和量仍需要进一步探究。

总之,随着全球环境持续恶化和气候变化的不断加剧,对于土壤有机质的研究仍有重要意义。

未来应该继续加强土壤有机质的研究,加强基础理论研究和示范应用研究,推动土壤生态系统健康和可持续管理,为实现绿色发展提供有力的支撑。

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土壤有机质研究方法及展望摘要:有机质是土壤的重要组成成分,在一定程度上影响土壤的其它属性在土壤肥力、环境保护、农业可持续发展等方面都有着很重要的作用和意义。

综述了土壤有机质的定义及研究方法,并对未来的研究方向予以展望。

关键词:土壤有机质红外光谱核磁共振δ13CSoil Organic Matter on its Research Methods andThe Prospect ForecastAbstract: Soil organic matter is an important component in a certain degree of impact on soil properties in soil fertility, environmental protection, agriculture sustainable development, and has very important function and meaning. Soil organic matter is reviewed in this paper the definition and research methods, and the future research direction are predicted.Key words:Soil organic matter infrared spectroscopy nuclear magnetic resonance δ13C1 引言土壤有机质(Soil Organic Matter ,SOM)由一系列存在于土壤中、组成和结构不均一、主要成分为C和N的有机化合物组成(武天云等,2004)。

它是土壤的重要组成部分,尽管土壤有机质只占土壤总重量的很小一部分,但其在一定程度上直接或间接地影响到土壤的许多属性(刘登魁等,2006),关系到土壤的结构、可耕性、持水率、保肥供肥特性及生产性能(张一扬等,2008),在土壤肥力、环境保护、农业可持续发展等方面都有着很重要的作用和意义。

一方面它含有植物生长所需要的各种营养元素,是土壤微生物生命活动的能源,对土壤物理、化学和生物学性质都有着深刻的影响。

另一方面,土壤有机质对重金属、农药等有机、无机污染物的行为有着显著的影响,而且土壤有机质对全球碳平衡起着重要作用,被认为是影响全球“温室效应”的主要因素。

因此,从18世纪80年代人们在土壤中发现一类黑色物质并对其进行深入研究开始,便一直没有中断,只是由于研究技术的不断创新以及研究观念的因素,各个时期的研究重点不尽相同。

国外对土壤有机质的研究极为活跃,主要集中在有机质的性质、生化分析、有机质稳定性等方面的研究(张勇等,2005)。

我国对水平地带性土壤和耕作土壤的有机质组成和性质研究较多(熊毅等,1987)。

近年来, 山地土壤有机质的研究略见报道(徐跃等,1989;王良健等,1994;彭新华等,2001;陈庆强等,2002)。

2 土壤有机质定义刘登魁等在其对土壤有机质演变规律的综述中详细写道:土壤有机质的研究开始于18世纪下半叶,Wallerius在其所著的作为农业化学研究第一本科学指南中就关于植物分解与腐殖质的形成及其若干特性进行了叙述。

之后,Achard 和Waqelin开始了对土壤腐殖质的研究,他们认为腐殖质是深色的非晶形沉淀。

1804年, Sussure首先将“腐殖质”这个名词用于描述土壤中暗色有机质。

Waskman 于1936年指出“腐殖质”即为碱提取液酸化后所得的沉淀,该定义一直沿用至今(刘登魁等,2006)。

对土壤中的有机残体和微生物体是否应该被包含在土壤有机质中一直存在争议。

在20世纪80年代以前,有些研究者认为它们应该被包含在土壤有机质概念之内,但将其排除在土壤有机质范围之外的提法依然占了上风。

如Stevenson 在研究了那一时期以前的大部分土壤有机质概念之后就明确指出土壤有机质(SOM)等同于腐殖质类物质,甚至非腐殖质类物质也被他划在了土壤有机质(SOM)之外(Stevenson et al,1982)。

这种对土壤有机质的界定在某种程度上限制了土壤有机质研究进展,导致占土壤有机质总量20%左右的有机残体和微生物体在构成土壤质量的作用方面一直无法定位。

幸好有些研究者打破了这一桎梏,将有机残体和微生物体也纳入了土壤有机质的范围之内。

正是这一概念上的突破推动了土壤有机质研究的快速发展,并出现了一系列新概念和新研究方法。

土壤有机质是指存在于土壤中的所有含碳的有机质,它包括土壤中各种动植物残体、微生物体及其分解和合成的各种有机物质。

显然,土壤有机质由生命体和非生命体两大部分有机物质组成。

3 土壤有机质测定方法的研究土壤有机质的测定方法很多,常沿用经典的重铬酸钾外加热氧化——硫酸亚铁溶液滴定法(鲍士旦,2000;张甘霖,2012)。

随着自动化技术的发展,有机质测定也出现了碳氮自动分析仪(杨乐苏,2006)。

近年来,在土壤有机质的组成和测定方法以及腐殖酸性质等方面已经进行过许多研究(Chertov et al,2002; Dai et al,2002; Felipe et al,2003;陈江等,2012),其研究结果呈现出一定的价值。

通过不断的摸索创新,在应用红外光谱(吴景贵等,1998)、近红外光谱(申艳等,2010)。

核磁共振(王俊美等,2008)和δ13C方法(张晋京等,1999;朱书法等,2005)等一些先进仪器设备技术对土壤有机质的研究方面取得了引人注目的进展。

3.1 红外光谱对有机质研究的应用自五十年代中期,作为环境化学和土壤化学研究的一个手段,红外光谱开始在土壤有机质的研究中得到应用(吴景贵等,1998)。

随着傅里叶变换红外光谱仪的出现和发展,使土壤有机质的研究进展得以推动(Chodak et al,2001)。

红外光谱研究土壤有机质的方法:土壤有机质的红外光谱测定均采用溴化钾压片法(恭报森等,1994;吴景贵等,1998)。

采用此法时,首先是进行土壤有机质的提取和纯化。

一般将土壤有机质分成三部分提取,即非腐殖质物质、胡敏酸和富里酸。

对非腐殖质物质的提取,通常根据所要研究的成分不同而采用不同的浸提剂分别提取,也可在胡敏酸和富里酸的提取和纯化过程中分离得到。

胡敏酸和富里酸一般采用稀碱溶液浸提,浸提后的溶液用稀酸酸化,沉淀部分为胡敏酸,溶液部分则为富里酸。

然后再通过离心法、透吸法、电渗析法和离子交换法等进行纯化。

将纯化了的土壤有机质样品再经真空冷冻干燥,粉碎研细到小于2μm,然后分别用微量或半微量天平称取土壤有机质样品和KBr 粉末,并以样品∶KBr=1∶200的比例,在玛瑙研钵中混磨后压片。

KBr 压片法的主要优点是能获得信噪比高的谱图,但其缺点是在3400cm-1和1640cm-1区不可避免地有水吸收带的干扰。

将薄片在一定的温度下真空干燥一定时间,水的吸收带即可消除,具体的温度和时间依所测物质的性质而定(吴景贵等,1998;张勇等,2005)。

红外光谱技术在一定程度上反映土壤腐殖酸的结构以及不同腐殖物质在土壤中的分布状况。

但是不能分离和提纯单一组分的土壤腐殖质,对土壤有机质研究而言是一大难题。

3.2 近红外光谱技术对有机质研究的应用近红外光谱技术( Near infrared spectroscopy, NIRS)是一种利用物质有机官能团(如C-H、O-H、N-H等)对近红外光的选择性吸收,快速测量物质中一种或几种成分含量的技术(申艳等,2010)。

申艳在对近红外光谱技术的综述中:近红外光指可见光谱区到中红外光谱区之间的电磁波,近红外光谱区的范围定义为780~ 2526nm。

近红外光谱主要是由于分子振动的非谐振性,使分子振动从基态向高能级跃迁时产生的。

近红外光谱的吸收谱带是由中红外吸收基频(对应分子振动状态在相邻振动能级之间的跃迁)的倍频(对应于分子振动状态在相隔一个或几个振动能级之间的跃迁)与合频(对应于分子两种振动状态的能级同时发生跃迁)组成,常常受含氢基团X-H( X=C、N、O) 的倍频和合频的重叠主导。

应用NIRS进行定量分析的关键是在传统方法测得的成分含量与光谱吸光度(或其变换)之间建立一种定量的函数关系,依靠这种关系,就能根据未知样品的光谱求出样品的特征指标或成分含量。

利用近红外光谱技术可以无损快速地定量分析土壤成分,其技术是在近年应用到土壤有机质的研究中的。

目前在国内刚刚起步,有研究者利用NIRS对我国不同地区的SOM进行了分析研究(彭玉魁等,1998;朱登胜,2008),虽然使用手段相异,结果却表明利用NIRS测定其研究地区的SOM是可行的。

3.3 核磁共振技术对有机质研究的应用核磁共振谱技术即NMR技术,作为一种非破坏性的研究方法,特别是固体核磁共振技术可在固体状态下直接检测碳、氮、磷等的形态及分布,是研究土壤有机质结构和转化的一种很有效的手段(张勇等,2005)。

核磁共振技术对样品适应较强,因而样品预处理相对简单;特别当采用固体核磁共振技术时,只需通过简单的物理处理,即可上机测试。

核磁共振技术手段多,谱图内涵丰富,可较全面地提供土壤样品有机质成分信息,对相关学科的研究有着重要的指导意义,因此核磁共振技术在当今土壤有机质研究中发挥着越来越重要的作用。

核磁共振技术在土壤有机质研究中的应用已经逐步称为科研领域的热点。

卓苏能等对国外20世纪80~90年代初核磁共振技术在土壤有机质研究中的应用及进展进行了比较详细地阐述,对推动核磁共振技术在国内农业、环境、地质等学科的相关研究中的应用起到积极作用(卓苏能等,1994)。

目前,核磁共振技术在土壤有机质的研究中已经占有一席之地,随着研究的深入,核磁共振技术将更加成熟地运用到有机质的研究中。

3.4 δ13C方法在有机质研究方面的应用δ13C方法是近年来用于土壤有机质动力学研究的一种新方法,该方法除了具有14C标记法的优点外,还具有无放射性,可以提供长期的标记,并能使所有的土壤有机质组分都能被均匀标记,相对经济、在实验地采样后直接进行研究等特殊优点,从而在土壤有机质及其组分的来源、周转等研究中得到广泛的应用(Ehleringer et al,2000;Connin et al,2001;朱书法等,2005;)。

尽管δ13C方法在土壤学研究中有其独特的优点,但其应用也是有条件的:一是原来长期生长的植物类型被另一种有显著不同δ13C值的植物类型所代替;二是知道植物类型改变的时间;三是由腐殖化所引起的δ13C值的变化是可以忽略的(张晋京等,1999)。

但总的来说,此法在有机质的研究应用前景是非常广阔的。

4 展望通过比较和总结土壤有机质研究历程,我们可以看到随着杜会的发展、自然环境的演变以及人类自身需求的转变(何牡丹等,2007),土壤有机质的作用和重要性有三个方面的明显趋势:第一个方面是土壤有机质的作用和重要性不只是局限在对土壤肥力影响方面,而是更进一步与环境、大气圈、生物圈的可持续发展联系了起来,正是这种更广泛的联系促进了土壤有机质研究重点的转移和新概念、新方法的出现。

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