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腐殖物质(Humic substances,HS)是经腐殖化作用而形成的多相分布的类高分子化合物,具有不同于其形成前体的化学组成与结构特征的共性,或称“特异性”。那么这种“特异性”形成的机制是什么?是由于腐殖化进程产生的吗?这涉及HS生物化学的根基,必须进行深入研究和回答。植物残体、微生物生物量、黏土矿物是HS形成的主要母体材料和影响因素,为了通过来源广泛且典型的原料找出其形成类腐殖质(Humic-like substances,HLS)的特殊共性,从而回答H S“特异性”形成的机制这一问题,并进一步探索其形成HLS的差异性及其形成的原因,本研究按着生物进化规律选取了从低等到高等、从简单到复杂的6类不同进化阶段的典型天然生物材料,分别为原核自养(蓝细菌)、真核异养(蘑菇)、真菌与藻类共生体(地衣)、苔藓植物、蕨类植物、种子植物(苜蓿),选择添加黏土矿物(蒙脱石)和微生物(土壤浸提液),来模拟培养腐殖化过程,探究其形成HS的特殊共性和差异性。同时我们选用6类材料中最高等的种子植物(苜蓿)来进行控制变量研究,以探究蒙脱石是否能促进材料的腐殖化进程?研究内容包括总有机碳(Total organic carbon,TOC)、类腐殖质组成、类胡敏酸(Hu mic-like acid,HLA)的元素组成、红外光谱和差热分析。结果表明:6类天然生物进化材料的总有机碳远大于土壤,材料中的碱溶酸不溶物质(Alkali solubl e-acid insoluble components,ASAI)的相对含碳量均小于土壤胡敏酸(Humic acid,HA),且缩合度、芳香性和热稳定性远小于HA。模拟培养腐殖化过程中,6类天然生物材料培养产物的TOC残留率均呈现逐渐减少的变化趋势。其中蘑菇、苔藓、蕨菜和苜蓿的TOC和PQ值、(O+S)/C和H/C值与土壤的接近程度大小的顺序均与其进化序列相同。在模拟培养腐殖化过程中,蒙脱石的加入使白花苜蓿TOC快速分解,促进了HLA的生成,加快白花苜蓿的腐殖化进程,但使HLA的缩合度降低,蒙脱石并不能像推测或文献报道的使HLA的芳构化程度增加,结构复杂化,而是使HLA结构更加简单化。添加土壤浸提液则使蒙脱石处理在促进白花苜蓿HLA积累的同时使HLA的缩合度增加,结构更加复杂化。因此,材料的ASAI与HA有本质区别,远不如HA复杂,HA确实具有特异性。6类材料的培养产物提取物仍与土壤HS存在较大的差异,但是这种差异随着培养时间的增加在逐渐缩小,说明土壤HS特异性的形成是由于腐殖化过程的产生的。材料基本满足越低等、越简单,HLS与土壤HS越接近,与材料的进化序列相关。蒙脱石可加快腐殖化进程,但使HLA的结构简单化,与土壤HA的差异变大,没有更接近真正的HS。本实验通过比较天然生物进化材料及其培养产物提取物来探究HS的形成,为HS的形成研究与起源探索提供了一定的科学依据。