氧化石墨烯對苗圃地土壤有機質和腐殖質含量的影響

王曉林

(山西省桑干河楊樹豐產林實驗局，山西 大同 037006)

土壤有機質含量是衡量土壤質量的關鍵指標之一[1]。腐殖質主要由富啡酸、胡敏酸、胡敏素組成，可以促進植物的生長發育，提高土壤的保肥性和緩沖性[2]，與土壤的結構性、通氣性、滲透性有密切關系。在一般條件下，土壤有機質含量的變化可用來表征土壤肥力的變化。本試驗研究了不同濃度的氧化石墨烯(Graphene Oxide, GO)溶液對土壤有機質和腐殖質含量的影響，可為改善苗圃地土壤肥力提供依據。

1 試驗方法

1.1 土樣采集

試驗土樣取自山西省桑干河楊樹豐產林實驗局金沙灘林場苗圃。按S形布設5個采樣點，取土深度為0 cm～20 cm，混勻后去除石礫和植物根莖，研磨、風干備用，共分為3個土樣，編號為1、2、3。

1.2 試驗設計

本研究設5個處理。在500 mL的玻璃燒杯中，裝入風干后的土樣200 g，分別加入0.000 mg/L(對照)、 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。試驗過程中保持土壤含水量穩定，分別于試驗開始后的第3天、第7天、第15天取樣，測定土壤有機質、腐殖質及其組分含量[3]。

1.3 測定方法

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

2 結果分析

2.1 氧化石墨烯對土壤有機質含量的影響

氧化石墨烯對3個土樣土壤有機質含量的影響見表1。

表1 氧化石墨烯對3個土樣土壤有機質含量的影響

從表1可以看出，隨著時間的增加，3個土樣的土壤有機質含量均出現了不同程度的降低。與對照相比，0.017 mg/L濃度的氧化石墨烯可以增加土壤有機質含量；0.050 mg/L濃度下，1號土樣與2號土樣的土壤有機質含量高于對照，3號土樣與對照相近；0.007 mg/L濃度下，1號土樣與2號土樣的土壤有機質含量與對照相近，3號土樣小于對照；0.010 mg/L濃度的氧化石墨烯會降低3個土樣的土壤有機質含量。氧化石墨烯對土壤有機質含量的增加效果表現為0.017 mg/L>0.050 mg/L>0.007 mg/L>0.010 mg/L。

2.2 氧化石墨烯對土壤腐殖質及其組分含量影響

氧化石墨烯對3個土樣土壤腐殖質及其組分含量的影響見表2和第31頁表3、表4。

由表2至表4可以看出，隨著時間的增加，土壤腐殖質及其組分含量均出現了不同程度的降低。1號土樣和2號土樣中，與對照相比，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、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號土樣中，與對照相比，0.017 mg/L濃度的氧化石墨烯可提高土壤中腐殖質、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1號土樣土壤腐殖質及其組分含量的影響

表3 氧化石墨烯對2號土樣土壤腐殖質及其組分含量的影響

表4 氧化石墨烯對3號土樣土壤腐殖質及其組分含量的影響

3 結論與討論

本研究結果表明，隨著時間的增加，土壤有機質含量、腐殖質及其組分含量均出現了不同程度的降低。不同濃度氧化石墨烯對土壤有機質及腐殖質的影響不同，原因可能與土壤微生物的含量及活性有關。3個土樣中，0.017 mg/L濃度的氧化石墨烯均可提高土壤中有機質、腐殖質、腐殖酸、胡敏素和富里酸的含量。不同濃度的氧化石墨烯對土壤有機質含量的增加效果表現為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。這可能與測量方法有關，且土壤中胡敏酸含量過少。