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生物质炭对农田土壤腐殖质的影响——Meta分析

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土壤 2024年第1期56卷 42-48页

作者：邓倩马娟娟孙西欢郑利剑武洪翔李旭峰安江龙太原理工大学水利科学与工程学院太原030024

为量化生物质炭对土壤腐殖质含量的影响程度,以不添加生物质炭土壤为对照,对不同土壤质地、土壤pH及生物质炭裂解温度、施用量、施用时长下生物质炭对土壤腐殖质含量的变化情况进行了Meta分析。结果表明:与对照相比,添加生物质炭显著提... 详细信息

为量化生物质炭对土壤腐殖质含量的影响程度,以不添加生物质炭土壤为对照,对不同土壤质地、土壤pH及生物质炭裂解温度、施用量、施用时长下生物质炭对土壤腐殖质含量的变化情况进行了Meta分析。结果表明:与对照相比,添加生物质炭显著提高了砂土腐殖质中的胡敏酸和胡敏素含量,平均提高幅度分别为18.6%和92.2%;增加了中性、碱性土壤中的胡敏酸含量,平均增幅分别为12.5%和13.7%;施用裂解温度为500~600℃的生物质炭对于土壤胡敏酸、富里酸和胡敏素含量的提升幅度最大,平均增幅分别为22.6%、14.1%和68.5%;生物质炭添加量为20~40 t/hm2条件下,显著提高了土壤胡敏酸、富里酸和胡敏素含量,平均增幅分别为23.7%、6.9%和84.6%;生物质炭施入土壤3个月内,胡敏酸含量显著升高,平均增幅为29.5%,在3个月到1年内增幅逐渐降低,1年后增幅又逐渐升高;生物质炭施入土壤6个月内,胡敏素含量增幅最高,平均为72.2%;随着生物质炭施用时间延长,土壤胡敏素含量的增幅逐渐降低。综上所述,施用裂解温度为500~600℃的生物质炭,在短期内对中性或碱性条件下的砂土及壤土中的腐殖质含量有较好的提升效果,随着施入时间的延长,该效果会逐渐稳定。

关键词：土壤腐殖质有机碳 Meta分析生物质炭

土壤腐殖质介导磺胺嘧啶光降解过程及其影响机制

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土壤腐殖质介导磺胺嘧啶光降解过程及其影响机制

作者：曾丹西南科技大学

学位级别：硕士

磺胺类药物因抗菌谱广被广泛应用于临床诊治和畜禽养殖业中,其易进入到环境中并产生累积效应,对人类健康和生态系统功能构成潜在危害。土壤腐殖物质作为一类广泛存在的光活性组分,对磺胺类药物的光化学行为具有一定的介导作用。本研究... 详细信息

磺胺类药物因抗菌谱广被广泛应用于临床诊治和畜禽养殖业中,其易进入到环境中并产生累积效应,对人类健康和生态系统功能构成潜在危害。土壤腐殖物质作为一类广泛存在的光活性组分,对磺胺类药物的光化学行为具有一定的介导作用。本研究以磺胺嘧啶(sulfadiazine,SDZ)为研究对象,探讨了纯水环境及各HA介导下SDZ的光解特性,揭示了HA影响SDZ光降解的主导机理,描述了各控制性组分的贡献,并考察了环境因子对SDZ光降解的影响,为环境体系健康风险评估提供了理论参考,主要结论如下:(1)黑暗条件下,SDZ表现出良好的稳定性,而紫外光激发下发生了缓慢降解。纯水环境及各HA介导下,SDZ的光解均满足一级反应动力学模型。纯水环境中,低SDZ浓度条件及中性pH值对SDZ光解具有促进作用,但整体来说降解过程进行得较缓慢,其降解速率仅为0.0069 min。与此相似,各HA介导下,SDZ的光解也在低HA浓度(C腐殖化程度高,结构组成最为复杂,而提取的HA结构相对简单。(3)SDZ与各HA主要以结合形态存在,结合方式均为静态淬灭。商品HA与SDZ的结合以疏水作用力和氢键作用力为主,凋落物土HA以氢键作用力为主,而水稻土及泥炭土HA与SDZ可能涉及π-π作用力等其他结合机制。(4)纯水环境中,SDZ的光解涉及直接光解和自敏化光解两个过程,·OH与O是其光敏化降解过程中的控制性组分,且O的贡献大于·OH。HA介导下,商品HA与水稻土HA对SDZ的光解的促进作用明显强于其余两者,·OH及O仍是促进各体系SDZ光解的主导机制,且O对SDZ光降解的贡献率(22.678.96%)显著大于·OH的贡献率(9.336.97%)。此外,各体系中·OH及O的来源除SDZ自身敏化光解外,还来自于HA样品,HA对SDZ光解反应的介导作用大小与其光生·OH及O的能力大小相关。(5)纯水体系中SDZ光解的快慢与溶液离子强度大小呈正相关,而HA介导下,较低的离子强度(50 mmol/L)对SDZ的光解有削弱作用,这与卤素离子对体系光生·OH的淬灭作用相关;NO能够光生·OH,但HA介导下,因HA具有光过滤效应及活性物种淬灭效应,导致SDZ的光解速率低于纯水体系;尽管Fe能够光生·OH,但其对纯水环境及HA介导下的SDZ光降解均表现为抑制效应。此外,K、Mg、Ca对SDZ在纯水中的光降解几乎无明显影响,而对HA介导的体系表现出抑制作用,且单价阳离子(K)对SDZ光降解的抑制效应较显著,而二价阳离子(Mg、Ca)相对较弱。

关键词：土壤腐殖质磺胺嘧啶光降解过程影响机制

土壤腐殖质介导磺胺嘧啶光降解过程及其影响机制

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土壤腐殖质介导磺胺嘧啶光降解过程及其影响机制

从土壤腐殖质分组到分子有机质组学认识土壤有机质本质

中国矿物岩石地球化学学会第17届学术年会

作者：黄莎申霞王彬谌书曾丹刘畅西南科技大学环境与资源学院西南科技大学固体废物处理与资源化教育部重点实验室

＜正＞磺胺类药物（Sulfonamides,SAs）因具有抗菌谱广、毒性小和价格低廉等特点被广泛应用于临床诊治和畜禽养殖业中,这些进入牲畜体内的兽用SAs大部分不能被机体吸收而随尿液或粪便排除,进而参与到环境地球化学循环过程中,从而间接地... 详细信息

＜正＞磺胺类药物（Sulfonamides,SAs）因具有抗菌谱广、毒性小和价格低廉等特点被广泛应用于临床诊治和畜禽养殖业中,这些进入牲畜体内的兽用SAs大部分不能被机体吸收而随尿液或粪便排除,进而参与到环境地球化学循环过程中,从而间接地对人类健康和生态系统功能构成潜在危害。因此,环境中各种SAs的控制及处理技术亟需给予大量关注。目前,国内外用于处理环境SAs的方法大致可以分为两大类:生物处理法与非生物处理法。其中,

关键词：土壤污染磺胺嘧啶土壤腐殖质光降解机制

来源： cnki会议评论

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地球科学进展 2019年第5期34卷 451-470页

作者：潘根兴丁元君陈硕桐孙景玲冯潇张晨 Marios Doross 郑聚锋张旭辉程琨刘晓雨卞荣军李恋卿南京农业大学资源环境科学学院土壤学系/农业资源与生态环境研究所

梳理了与土壤生态系统功能相联系的,特别是对固碳减排的土壤有机质本质认识的研究进展及路径,探讨了经典腐殖质学说存在的问题,概述了新近的有机质保护稳定学说及腐殖质组学学说,并追溯了生物标志物有机质分子研究,最后从土壤学的基本... 详细信息

梳理了与土壤生态系统功能相联系的,特别是对固碳减排的土壤有机质本质认识的研究进展及路径,探讨了经典腐殖质学说存在的问题,概述了新近的有机质保护稳定学说及腐殖质组学学说,并追溯了生物标志物有机质分子研究,最后从土壤学的基本理念和理论出发讨论和重新认识土壤有机质的本质及其价值。从形成条件、分离条件和分子鉴定等多方面分析,土壤腐殖质形成和稳定学说越来越显示出局限性;而面向气候变化的碳固定研究可以深入探析土壤有机质的复杂存在状态。越来越认识到土壤有机质是投入土壤的有机物质经不同程度生物利用或降解的产物残留,只是被土壤不同程度地区隔和封闭,本质上仍是分子量变化极大的生命源有机物的集合。因此,可通过生物标志物分子作为靶标在土壤中提取和识别,该技术的发展将孕育萌生土壤有机质分子组学。后者可以用于判读土壤有机质的结构支撑、反应活性和促生功能等方面的本质差别,这些差别可能是由有机分子组成结构及存在状态所决定而不是由有机分子稳定性决定的。从这个概念出发,类似于土壤微生物分子生态,土壤有机质的丰度、组成、结构与功能间的联系可能是土壤有机质本质的核心问题。对这种关系的量化和参数化表征可用以探索土壤有机质永续固定,且可以保持生命活性的土壤有机质的管理策略及技术,并配合土壤的团聚体理论诠释土壤的本质和生态系统功能服务,这将是未来土壤学服务人类可持续发展的理论立足点。

关键词：土壤有机质土壤腐殖质腐殖质组学生物标志物分子有机质组学结构功能关系

秸秆还田过程中蚯蚓对土壤腐殖质组成及玉米产量的影响

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秸秆还田过程中蚯蚓对土壤腐殖质组成及玉米产量的影响

作者：李瑞英长春师范大学

学位级别：硕士

秸秆还田目前是我国重要的土壤培肥措施,秸秆中部分物质经过腐解可转化形成土壤腐殖质,秸秆还田过程中将蚯蚓添加到土壤中,加速秸秆腐解速率,促进土壤腐殖质形成。本研究以玉米耕地土壤为研究对象,实验共设置4种处理:CK(不添加秸秆和蚯... 详细信息

秸秆还田目前是我国重要的土壤培肥措施,秸秆中部分物质经过腐解可转化形成土壤腐殖质,秸秆还田过程中将蚯蚓添加到土壤中,加速秸秆腐解速率,促进土壤腐殖质形成。本研究以玉米耕地土壤为研究对象,实验共设置4种处理:CK(不添加秸秆和蚯蚓),S(添加秸秆),E(添加蚯蚓),SE(添加蚯蚓和秸秆)。在2021年5月、7月、9月分别探讨秸秆还田过程中蚯蚓对0-10cm、10-20cm、20-30cm土壤腐殖质组分和玉米产量的影响。采用土壤腐殖质组成修改法提取土壤腐殖质组分,提取主要组分为胡敏酸、富里酸、胡敏素,采用重铬酸钾外加热法测土壤胡敏酸、富里酸、胡敏素碳含量。结合冗余分析探讨土壤腐殖质组分与土壤理化因子关系;采用相关性分析探讨土壤腐殖质组分及土壤理化因子与玉米产量关系。研究结果表明:(1)添加蚯蚓和秸秆能提高土壤腐殖质组分有机碳含量,有利于提升土壤腐殖化程度。与不添加蚯蚓和秸秆相比,添加秸秆处理均显著增加土壤胡敏酸碳含量和胡敏素碳含量(P土壤富里酸碳含量(P土壤PQ值(胡敏酸/胡敏酸+富里酸)和胡富比(胡敏酸与富里酸比值)(P土壤腐殖质组分与土壤理化因子进行冗余分析,结果显示:5月份,土壤容重、速效钾、速效磷显著影响土壤腐殖质组分(P土壤腐殖质组分(P土壤理化因子对腐殖质组分无显著影响。(4)方差分析结果显示不同处理、季节及二者交互作用均显著影响玉米株高、茎粗及叶面积指数(P土壤腐殖质组分碳含量,促进玉米生长,提高玉米产量。

关键词：蚯蚓秸秆还田土壤腐殖质玉米产量

秸秆深还及配施化肥对土壤腐殖质组成和胡敏酸结构的影响

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土壤学报 2016年第3期53卷 694-702页

作者：张艳鸿窦森董珊珊谭岑李立波林琛茗吉林农业大学资源与环境学院长春130118

中国每年农作物秸秆总量巨大,大部分农民选择焚烧,焚烧秸秆会减少表层土壤有机质,损害土壤墒情,引起环境污染,进而危害人类健康。将玉米秸秆施入土壤亚表层（20～40 cm之间）,即＂秸秆深还＂（Corn stover deep incorporation,CSDI）,... 详细信息

中国每年农作物秸秆总量巨大,大部分农民选择焚烧,焚烧秸秆会减少表层土壤有机质,损害土壤墒情,引起环境污染,进而危害人类健康。将玉米秸秆施入土壤亚表层（20～40 cm之间）,即＂秸秆深还＂（Corn stover deep incorporation,CSDI）,可以有效解决秸秆利用问题,以及由于焚烧秸秆造成的诸多问题,继而达到固碳、蓄水、培肥、稳产的目的。以吉林农业大学试验站玉米连作耕地0～20 cm和20～40 cm土层土壤为研究对象,设CK（未施用秸秆）、CS（秸秆深还）、NPK（单施化肥）、CS＋NPK（秸秆深还配施化肥）4种处理,主要研究秸秆深还及配施化肥对土壤腐殖质组成和胡敏酸（HA）结构的影响。腐殖质组成采用腐殖质组成修改法测定,胡敏酸样品采用IHSS方法提取纯化,其结构经元素组成、红外光谱进行研究。结果表明：秸秆深还及秸秆配施化肥对不同土层土壤有机碳（SOC）含量以及腐殖质各组分含碳量均有显著积累作用,PQ值（胡敏酸在腐殖酸中所占的比例）无显著变化。秸秆深还及秸秆配施化肥均能使HA分子的芳香结构比例增加,但CS处理还能同时增加脂族链烃的比例;而CS＋NPK处理则使HA的缩合度提高,氧化度下降。说明CS和CS＋NPK使HA变稳定的机制有所不同,除了分子结构芳香性提高的作用以外,前者还体现在疏水性的提高上;而后者则体现在分子结构变复杂上。

关键词：秸秆深还土壤腐殖质胡敏酸元素组成红外光谱

间伐对秦岭南坡锐齿栎林土壤腐殖质及微生物的影响

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西北农林科技大学学报（自然科学版） 2020年第4期48卷 75-82,88页

作者：王先初董鹏飞党坤良段学鑫李杰茹强浪浪西北农林科技大学林学院陕西杨凌712100 陕西省宁东林业局陕西西安710000

【目的】以秦岭南坡锐齿栎林为研究对象,探讨间伐对锐齿栎林地土壤腐殖质及土壤微生物的影响,为秦岭林区锐齿栎林抚育经营提供理论依据。【方法】2012年3月,在秦岭南坡陕西省宁东林业局沙沟林场林地阳坡的中下部选择生长状况接近、林分... 详细信息

【目的】以秦岭南坡锐齿栎林为研究对象,探讨间伐对锐齿栎林地土壤腐殖质及土壤微生物的影响,为秦岭林区锐齿栎林抚育经营提供理论依据。【方法】2012年3月,在秦岭南坡陕西省宁东林业局沙沟林场林地阳坡的中下部选择生长状况接近、林分密度基本一致的锐齿栎天然次生林,设置锐齿栎天然次生林样地12块,间伐强度分别为林分蓄积量的0(CK)、5%(T1)、10%(T2)、15%(T3)、20%(T4)和25%(T5),2018年7月采集0~30 cm土层土样,测定土壤腐殖质及其组分(胡敏酸、富啡酸和胡敏素)含量以及土壤微生物(细菌、真菌、放线菌)数量,并分析土壤胡敏酸、富啡酸和胡敏素含量与细菌、真菌、放线菌数量的相关性。【结果】(1)间伐6年后,在0~30 cm土层,各间伐强度处理土壤腐殖质含量平均值均大于CK,且T1处理的土壤腐殖质含量最高,为(60.78±10.53)g/kg。各间伐强度下土壤胡敏酸含量平均值较CK均有明显减少,不同处理土壤胡敏酸含量平均值由大到小依次为CK>T4>T3>T5>T2>T1。除T3处理外,其余间伐强度处理土壤富啡酸含量平均值均高于CK,富啡酸含量平均值由大到小依次为T2>T1>T5>T4>CK>T3。与CK相比,除T1处理外,其余各间伐强度处理土壤胡敏素含量平均值均增加,各间伐强度处理土壤胡敏素含量平均值由大到小依次为T2>T3>T4>T5>CK>T1。(2)不同间伐强度下土壤胡敏酸/腐殖酸含量比值(PQ)由大到小依次为CK>15%>20%>25%>10%>5%。(3)间伐6年后,在0~30 cm土层,土壤微生物总量随着间伐强度的增加呈先增加后减少的趋势,微生物总量在间伐强度为10%时达到最高;土壤细菌、放线菌数量在间伐强度为5%~10%时较高,真菌数量在间伐强度为15%~20%时较高。(4)土壤细菌、真菌和放线菌数量均与土壤胡敏酸、胡敏素含量呈极显著正相关,土壤真菌数量与富啡酸含量呈显著正相关。【结论】土壤微生物各种群数量可以显著影响土壤腐殖质的积累,合理的抚育间伐可以显著增加土壤腐殖质含量及微生物数量,选择10%~15%的间伐强度作为提高林地土壤腐殖质的参考指标较为合理。

关键词：秦岭南坡锐齿栎林抚育间伐土壤腐殖质土壤微生物

不同类型土壤腐殖质的提取及其生物地球化学特征

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不同类型土壤腐殖质的提取及其生物地球化学特征

作者：杨雪梅天津大学

学位级别：硕士

本文所研究的土壤腐殖质(HS)主要包括腐殖酸(HA),富里酸(FA)和新定义的类蛋白质成分(PLS),其在许多生物地球化学过程中具有重要的功能,例如提高农业生产力、络合吸附土壤中的微量元素及污染物等。它们可以通过排水/雨水径流的运输行为... 详细信息

本文所研究的土壤腐殖质(HS)主要包括腐殖酸(HA),富里酸(FA)和新定义的类蛋白质成分(PLS),其在许多生物地球化学过程中具有重要的功能,例如提高农业生产力、络合吸附土壤中的微量元素及污染物等。它们可以通过排水/雨水径流的运输行为输出养分等,不仅对土壤环境中的所有生物地球化学过程至关重要,而且还对周围的水体生态系统意义重大。在排水/雨水径流过程中,各个HS组分的稳定性及p H对其影响特征是土壤管理及改良的主要决定因素,能够决定其在各种土壤条件下的最大效率,故本研究的所讨论的第一个问题为p H条件影响下土壤HS组分的稳定性特征。除p H的影响外,不同区域不同利用方式中的土壤HS通常会受到环境条件的影响,因此需要评估不同土壤环境条件下HS的生物地球化学转化及HS组分在不同土壤(森林、农业、河岸和退化土壤)中如何相互联系,这是本研究探讨的第二个问题。本研究中的HS在操作上分为两个部分:首先,水提取的土壤溶液可以表示为HS的不稳定态,即可以溶解的、相对分子质量较低的腐殖质。其次,碱法提取的土壤溶液被称为HS的复合态,即不可水溶的、相对分子质量较大的腐殖质。本研究第一部分重点分析了p H对土壤HA,FA和PLS稳定性特征的影响机理。p H影响机制是每种组分稳定性特征的决定因素,而p H值对不稳定态和复合态的土壤HS溶液中各组分的影响尚不清楚。因此,本研究利用三维荧光(激发发射矩阵,3D-EEM)光谱与平行因子(PARAFAC)模型相结合的方法来确定两种土壤(水稻和玉米地土壤)在不同p H条件(p H 1-13)下HS的不稳定态和复合态的具体变化。同时还测定了紫外吸光度、溶解性有机碳(DOC)和营养盐(溶解性有机氮(DON)、铵盐(NH),亚硝酸盐(NO)和硝酸盐(NO))。(1)EEM-PARAFAC结果表明:HA(peak C和peak A),FA(peak M和peak A)和PLS(腐殖质部分:peak M和peak A;蛋白质部分:peak T和peak T)的荧光峰及强度在不同p H条件下变化很大。与复合态相比,不稳定态荧光峰通常处于较短的激发-发射波长区域。在p H 7-8时,不稳定态HS的三种组分显示初始特性,并保留在原始土壤中。在p H 1-6的酸性条件下,土壤HS的不稳定态没有HA,这表明在人工排水/自然径流过程中,酸性土壤的不稳定态HA一直稳定地存在土壤层中。在p H 1-2之间未发现复合态HA,直到p H 3时才检测到复合态HA,这表明复合态HA在酸性p H大于3时不稳定,在p H 1-2时会完全沉淀。不稳定和复合态的HA不溶性背后的机理可以总结如下:HA中各官能团之间的分子内力高于HA官能团通过氢键与水相分子及溶解的痕量金属键合外力。不稳定态和复合态的FA在p H 7-8时地出现,在p H 9-10时消失,然后在p H 11-12时新出现;FA在酸性p H 1-2时表现出两个强峰(peak M和peak A),这主要是FA在酸性条件的溶解性导致。PLS的腐殖质部分在低p H条件下占主导地位,而蛋白质部分在p H 5-p H 10占主导地位,这在两种土壤复合态中都被检测,但在不稳定态中没有,主要由于在现有环境条件下,PLS的蛋白质部分在土壤中被高度降解。不稳定态和复合态的FA和PLS的溶解机理与HA的不溶解性相反:由于FA或PLS中的官能团数量少,其官能团与其水相分子及其溶解的痕量金属之间的氢键作用所产生的外力高于FA/PLS中各官能团的分子间内力。(2)在不同的p H条件下,不稳定态和复合态HS的吸光度光谱均表现出了高度可变性:在220 nm至500 nm之间,其吸光度较高且存在差异;在较长的波长区域(500-800 nm)其吸光度较低。随着p H值增加,不稳定态的水稻土壤HS的α(280)和α(350)先上升后下降,在p H 11时降低,其最小值(7.46,3.63)出现在p H 1时。随着p H值增加,不稳定态的玉米土壤HS的α(280)和α(350)值逐渐增加,它们的最大值(20.37,9.24)在p H 11时出现。由于溶液酸碱度的影响,溶剂分子和HS之间可能会形成氢键,或者发生溶剂效应。随着p H值的升高,不稳定态的水稻土和玉米土HS的SR值呈现先升高后降低的趋势,不同样品的SR显示出不同的p H依赖性。这可能是由于p H以外的一些因素引起的。(3)在酸性条件下DOC浓度、DON和NO含量明显降低,但NO和NH没有明显变化。这些结果表明,p H值对HS三种组分的影响显著,p H控制了三种组分在酸性和碱性土壤中的生物地球化学过程,这可能是其在土壤深层和周围水体中保持含量以及生物地球化学浸出的决定性因素。本研究的第二部分探究了湖北,陕西和内蒙古省份中森林,农业,河岸和退化土壤(沙漠)HS的生物地球化学特征。分析了土壤样品的基础理化性质(p H、土壤水分、电导率(EC)、土壤总碳(STC)、土壤总

关键词： pH影响不稳定态复合态土壤腐殖质三维荧光-平行因子分析土壤类型

高寒沼泽湿地退化过程中土壤腐殖质变化特征的研究

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草地学报 2022年第5期30卷 1027-1036页

作者：林春英李希来张静孙海松孙华方马程彪李成一青海省气象灾害防御技术中心青海西宁81000 青海大学农牧学院青海西宁810016 青海省地理国情监测院青海西宁81000

本试验选择黄河源区果洛州玛沁县大武滩不同退化高寒沼泽湿地为研究对象,分层采集冻融丘和丘间土壤样品,分析退化过程中土壤腐殖质变化以及相关的环境因子。结果表明:冻融丘和丘间土壤腐殖质随着退化程度的加剧而下降,冻融丘腐殖质碳、... 详细信息

本试验选择黄河源区果洛州玛沁县大武滩不同退化高寒沼泽湿地为研究对象,分层采集冻融丘和丘间土壤样品,分析退化过程中土壤腐殖质变化以及相关的环境因子。结果表明:冻融丘和丘间土壤腐殖质随着退化程度的加剧而下降,冻融丘腐殖质碳、胡敏素和胡敏酸未退化与轻度退化、重度退化差异显著(P腐殖质碳、胡敏酸、富里酸和胡敏素含量与土壤含水量、总氮呈显著正相关(P土壤腐殖质组分与容重呈显著负相关(P土壤腐殖质的形成具有显著的促进作用。综上所述,高寒沼泽湿地退化导致土壤腐殖质减少,致使碳功能的下降,土壤水分、全氮和土壤酶有利于湿地土壤腐殖质的形成,建议在高寒沼泽湿地修复中加强土壤水分和有机肥的补充。

关键词：高寒沼泽湿地退化程度土壤腐殖质胡敏酸富里酸胡敏素