氧化石墨烯對(duì)苗圃地土壤有機(jī)質(zhì)和腐殖質(zhì)含量的影響

王曉林

(山西省桑干河楊樹(shù)豐產(chǎn)林實(shí)驗(yàn)局，山西 大同 037006)

土壤有機(jī)質(zhì)含量是衡量土壤質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)之一[1]。腐殖質(zhì)主要由富啡酸、胡敏酸、胡敏素組成，可以促進(jìn)植物的生長(zhǎng)發(fā)育，提高土壤的保肥性和緩沖性[2]，與土壤的結(jié)構(gòu)性、通氣性、滲透性有密切關(guān)系。在一般條件下，土壤有機(jī)質(zhì)含量的變化可用來(lái)表征土壤肥力的變化。本試驗(yàn)研究了不同濃度的氧化石墨烯(Graphene Oxide, GO)溶液對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)和腐殖質(zhì)含量的影響，可為改善苗圃地土壤肥力提供依據(jù)。

1 試驗(yàn)方法

1.1 土樣采集

試驗(yàn)土樣取自山西省桑干河楊樹(shù)豐產(chǎn)林實(shí)驗(yàn)局金沙灘林場(chǎng)苗圃。按S形布設(shè)5個(gè)采樣點(diǎn)，取土深度為0 cm～20 cm，混勻后去除石礫和植物根莖，研磨、風(fēng)干備用，共分為3個(gè)土樣，編號(hào)為1、2、3。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本研究設(shè)5個(gè)處理。在500 mL的玻璃燒杯中，裝入風(fēng)干后的土樣200 g，分別加入0.000 mg/L(對(duì)照)、 0.007 mg/L、0.010 mg/L、0.017 mg/L、0.050 mg/L 的氧化石墨烯溶液50 mL，每處理3次重復(fù)。試驗(yàn)過(guò)程中保持土壤含水量穩(wěn)定，分別于試驗(yàn)開(kāi)始后的第3天、第7天、第15天取樣，測(cè)定土壤有機(jī)質(zhì)、腐殖質(zhì)及其組分含量[3]。

1.3 測(cè)定方法

土壤有機(jī)質(zhì)含量的測(cè)定采用重鉻酸鉀容量-外加熱法。土壤腐殖質(zhì)的測(cè)定成分包括胡敏酸、富里酸和胡敏素。先測(cè)定土壤腐殖質(zhì)含量，后采用配置好的浸提劑提取胡敏酸與富里酸，測(cè)定其含量；再加入酸化浸出液，使胡敏酸沉淀，測(cè)定其含量；其余成分可根據(jù)差數(shù)算出。

2 結(jié)果分析

2.1 氧化石墨烯對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響

氧化石墨烯對(duì)3個(gè)土樣土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響見(jiàn)表1。

表1 氧化石墨烯對(duì)3個(gè)土樣土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響

從表1可以看出，隨著時(shí)間的增加，3個(gè)土樣的土壤有機(jī)質(zhì)含量均出現(xiàn)了不同程度的降低。與對(duì)照相比，0.017 mg/L濃度的氧化石墨烯可以增加土壤有機(jī)質(zhì)含量；0.050 mg/L濃度下，1號(hào)土樣與2號(hào)土樣的土壤有機(jī)質(zhì)含量高于對(duì)照，3號(hào)土樣與對(duì)照相近；0.007 mg/L濃度下，1號(hào)土樣與2號(hào)土樣的土壤有機(jī)質(zhì)含量與對(duì)照相近，3號(hào)土樣小于對(duì)照；0.010 mg/L濃度的氧化石墨烯會(huì)降低3個(gè)土樣的土壤有機(jī)質(zhì)含量。氧化石墨烯對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)含量的增加效果表現(xiàn)為0.017 mg/L>0.050 mg/L>0.007 mg/L>0.010 mg/L。

2.2 氧化石墨烯對(duì)土壤腐殖質(zhì)及其組分含量影響

氧化石墨烯對(duì)3個(gè)土樣土壤腐殖質(zhì)及其組分含量的影響見(jiàn)表2和第31頁(yè)表3、表4。

由表2至表4可以看出，隨著時(shí)間的增加，土壤腐殖質(zhì)及其組分含量均出現(xiàn)了不同程度的降低。1號(hào)土樣和2號(hào)土樣中，與對(duì)照相比，0.017 mg/L、0.050 mg/L濃度的氧化石墨烯可提高土壤中腐殖質(zhì)、腐殖酸的含量，0.070 mg/L、0.017 mg/L、0.050 mg/L濃度的氧化石墨烯可提高土壤中胡敏素和富里酸的含量；3號(hào)土樣中，與對(duì)照相比，0.017 mg/L濃度的氧化石墨烯可提高土壤中腐殖質(zhì)、腐殖酸、胡敏素和富里酸的含量。4種濃度的氧化石墨烯均會(huì)降低土壤中的胡敏酸含量，降低程度由高向低為0.007 mg/L>0.010 mg/L>0.017 mg/L>0.050 mg/L。

表2 氧化石墨烯對(duì)1號(hào)土樣土壤腐殖質(zhì)及其組分含量的影響

表3 氧化石墨烯對(duì)2號(hào)土樣土壤腐殖質(zhì)及其組分含量的影響

表4 氧化石墨烯對(duì)3號(hào)土樣土壤腐殖質(zhì)及其組分含量的影響

3 結(jié)論與討論

本研究結(jié)果表明，隨著時(shí)間的增加，土壤有機(jī)質(zhì)含量、腐殖質(zhì)及其組分含量均出現(xiàn)了不同程度的降低。不同濃度氧化石墨烯對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)及腐殖質(zhì)的影響不同，原因可能與土壤微生物的含量及活性有關(guān)。3個(gè)土樣中，0.017 mg/L濃度的氧化石墨烯均可提高土壤中有機(jī)質(zhì)、腐殖質(zhì)、腐殖酸、胡敏素和富里酸的含量。不同濃度的氧化石墨烯對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)含量的增加效果表現(xiàn)為0.017 mg/L>0.05 mg/L>0.007 mg/L>0.01 mg/L。4種濃度的氧化石墨烯均會(huì)降低土壤中的胡敏酸含量，降低程度由高到低為0.007 mg/L>0.010 mg/L>0.017 mg/L>0.050 mg/L。這可能與測(cè)量方法有關(guān)，且土壤中胡敏酸含量過(guò)少。