李亞男,武俊男,高 強,高云航,劉淑霞
(1 吉林農(nóng)業(yè)大學 資源與環(huán)境學院/吉林省商品糧基地土壤資源可持續(xù)利用重點實驗室,吉林 長春 130118; 2 吉林農(nóng)業(yè)大學 動物科學技術(shù)學院, 吉林 長春 130118)
不同種植年限蘇打鹽堿型水稻土水溶性有機物三維熒光光譜特征分析
李亞男1,武俊男1,高 強1,高云航2,劉淑霞1
(1 吉林農(nóng)業(yè)大學 資源與環(huán)境學院/吉林省商品糧基地土壤資源可持續(xù)利用重點實驗室,吉林 長春 130118; 2 吉林農(nóng)業(yè)大學 動物科學技術(shù)學院, 吉林 長春 130118)
【目的】 揭示不同種植年限蘇打鹽堿型水稻土水溶性有機物(WEOM)的變化規(guī)律,為蘇打鹽堿型水稻土固定有機碳提供理論基礎(chǔ)?!痉椒ā?利用三維熒光光譜技術(shù)研究種植水稻0、1、3、5、15和20年對蘇打鹽堿地土壤中WEOM含量(w)及其三維熒光特性的影響。【結(jié)果】 隨種植年限的延長,土壤WEOM的含量先增加后逐漸降低,在種植3年時達最大(259.29 mg·kg-1),而在20年時最小(19.29 mg·kg-1);土壤中WEOMD254 nm隨種植年限增加而增加;WEOM的三維熒光圖譜形狀和熒光線密度不同,熒光線密度隨種植年限的增加而增強;隨種植年限增加,水稻土中區(qū)域Ⅰ和區(qū)域Ⅱ的熒光峰的發(fā)射光波長發(fā)生了藍移,而區(qū)域Ⅲ和區(qū)域Ⅴ發(fā)射光波長發(fā)生了紅移;土壤積分值為區(qū)域Ⅴ>區(qū)域Ⅲ>區(qū)域Ⅳ>區(qū)域Ⅱ>區(qū)域Ⅰ;種植20年后,類腐殖物質(zhì)占WEOM的百分比降低?!窘Y(jié)論】 蘇打鹽堿型水稻土中類富里酸、類腐殖物質(zhì)以及含有不飽和雙鍵的芳香族化合物含量隨種植年限而增加。三維熒光技術(shù)適用于研究土壤中WEOM的結(jié)構(gòu)和組分。
種植年限; 蘇打鹽堿型水稻土; 水溶性有機物; 三維熒光光譜
水溶性有機物(Water extractable organic matter,WEOM)是土壤有機質(zhì)的重要組成部分,一般不超過 200 mg·kg-1,是土壤微生物可直接利用的有機碳源[1]。WEOM不僅可以影響C、N、P和K等營養(yǎng)元素的生物有效性及重金屬等污染物的遷移能力,而且還是礦物風化、成土過程以及微生物生長代謝、土壤有機質(zhì)分解和轉(zhuǎn)化等過程的重要影響因素[2]。土壤中WEOM來源于林木枯枝落葉、根系分泌物、土壤微生物活動以及有機質(zhì)的分解[3]。張金波等[4]研究表明,濕地土壤及水體中水溶性有機碳的產(chǎn)生、遷移與轉(zhuǎn)化對濕地土壤碳通量具有重要影響。土壤中WEOM的質(zhì)量分數(shù)與土壤類型有關(guān)[5]。黃學夏等[6]研究表明不同耕作、施肥方式將影響紫色水稻土的WEOM的含量。倪進治等[7]研究表明土壤中水溶性有機碳含量與總有機碳和微生物量碳含量呈正相關(guān),水溶性有機碳主要由碳水化合物碳、羧基碳和長鏈脂肪碳組成。研究表明凍融交替可增加水稻土中水溶性有機碳的質(zhì)量分數(shù)[8-9]。陳濤等[10]研究表明施用有機肥有利于增加土壤中WEOM的質(zhì)量分數(shù)。已有運用三維熒光光譜技術(shù)分析WEOM組成和結(jié)構(gòu)的研究。張甲珅等[11]指出中國東部土壤WEOM具有相似的熒光光譜特征。李明堂等[12]利用三維熒光光譜技術(shù)分析了大豆和玉米根部土壤WEOM的組成和結(jié)構(gòu)。
松嫩平原蘇打鹽堿土是世界3大鹽堿土分布區(qū)之一,總面積為3.2×104km2[13]。種植水稻是改良鹽堿土的主要方式,吉林西部蘇打鹽堿土區(qū)的水稻種植面積逐年在擴大,已有關(guān)于蘇打鹽堿土種植水稻后土壤中養(yǎng)分含量的變化研究[14]。本文以不同種植年限的蘇打鹽堿型水稻土為研究對象,利用三維熒光技術(shù)對土壤中WEOM的組成和結(jié)構(gòu)進行分析,揭示蘇打鹽堿型水稻土WEOM的變化規(guī)律,為提高蘇打鹽堿型水稻土有機物的固碳能力提供理論依據(jù)。
1.1 材料
供試土壤于2014年11月采自吉林省松原市前郭縣套浩太鄉(xiāng)堿巴拉村北,包括種植水稻0、1、3、5、15和20年的蘇打鹽堿型水稻土6種樣品。每塊農(nóng)田用蛇形取樣法采集5點的耕層土壤(0~20 cm),混勻。樣品風干后,去除肉眼可見的動植物殘體和雜物,過2 mm篩子備用。
1.2 方法
1.2.1 WEOM提取及含量測定 WEOM通常是指按照一定比例將土壤與純水混合,經(jīng)過振蕩可以通過0.45 μm濾膜的有機物質(zhì)[15]。稱取過2 mm篩子的土壤樣品25 g放置于150 mL的三角瓶中,加入100 mL蒸餾水,振蕩(轉(zhuǎn)速120 r·min-1,25 ℃)20 min,靜止5 min后,取上清液8 000 r·min-1離心5 min,用0.45 μm濾膜抽濾,收集濾液用于有機物質(zhì)量分數(shù)及熒光光譜的測定,方法參照文獻[7]。土壤中有機物質(zhì)量分數(shù)采用重鉻酸鉀容量法(外加熱法)測定;WEOM用有機碳分析儀(TOC)進行測定。
1.2.2 WEOM紫外吸收光度值的測定 紫外-可見光光度計(UV-2300PC)測定濾液在254 nm的光密度D254 nm,參考文獻[16]計算單位濃度下WEOM的紫外吸光度值(SUV254 nm)。
SUV254 nm=D254 nm/(ρ×100),
式中,ρ為WEOM的質(zhì)量濃度(mg·L-1)。
1.2.3 WEOM的三維熒光光譜測定 在PMV電壓為700 V,激發(fā)光波長為200~450 nm,間隔為5 nm,發(fā)射光波長為220~600 nm,間隔為1 nm,激發(fā)光和發(fā)射光的狹縫寬度都為5 nm的條件下,用HATACH F-7000型熒光光譜儀測定土壤中WEOM的三維熒光光譜。
1.3 數(shù)據(jù)處理
采用SPSS、Origin和Matlab軟件進行數(shù)據(jù)整理和分析。
2.1 不同種植年限蘇打鹽堿型水稻土的有機質(zhì)和 WEOM
表1為不同種植年限蘇打鹽堿型水稻土有機質(zhì)(Soil organic matter,SOM)和WEOM質(zhì)量分數(shù)。由表1可知,隨種稻年限的增加,鹽堿型水稻土中SOM含量呈現(xiàn)增加的趨勢。與不種植水稻相比,種植水稻1~20年的土壤有機質(zhì)增加了2.6%~64.2%(表1),種植水稻前3年有機物含量有所增加但變化并不顯著,但在種植5年以后土壤中SOM含量顯著增加(P<0.01)。由表1可知,隨著種植年限的增加,鹽堿型水稻土中WEOM先增加后降低,在水稻種植3年時土壤中WEOM增加到最大值(259.29 mg·kg-1),而后下降,到種植20年時,土壤中WEOM為19.29 mg·kg-1,比不種植水稻土壤下降了131.3%。這一變化趨勢與土壤總有機質(zhì)的變化趨勢不同。廢棄草原種植水稻后土壤中的有機殘體增加,作物根系量和根系分泌物增加,WEOM來源增加,另一方面也增加了微生物的碳源,微生物活性增強,使得土壤中WEOM含量增加。而隨著土壤種植年限的延長,水稻土中WEOM含量受人為活動影響較大,土壤中WEOM發(fā)生了轉(zhuǎn)化,含量降低。不同種植年限蘇打鹽堿型水稻土中水溶性有機碳占土壤有機碳總量的比值變幅為0.09%~1.88%,隨著種植年限的延長,土壤水溶性有機碳占有機碳總量的比值先逐漸增加而后降低,在種植3年時達到最大值,在種植20年時達到最小值。
測定WEOM紫外光密度來掌握不同種植年限蘇打鹽堿型水稻土中WEOM的組成。不同種植年限蘇打鹽堿型水稻土WEOM紫外光密度的變化特征列于表1。由表1可以看出,隨種植年限的增加,土壤中WEOM在254 nm的光密度逐漸變大,不同處理間差異均極顯著(P<0.01),說明蘇打鹽堿型水稻土中腐殖類物質(zhì)以及含有不飽和雙鍵的芳香族化合物含量隨水稻種植年限的增加而增加。與不種植水稻相比,種植水稻1年土壤中的芳香類化合物的變化較小,種植達3年時,腐殖類物質(zhì)及芳香類化合物含量變化較大,土壤WEOM的芳香度增加,說明隨種植年限的增加蘇打鹽堿型水稻土腐殖化程度逐漸增強。
表1 不同種植年限蘇打鹽堿型水稻土水溶性有機物紫外吸光度及有機物質(zhì)量分數(shù)1)
Tab.1 UV absorbance values of WEOM and SOM contents in soda saline-alkaline paddy soil with different planting years of rice
種植水稻年限D(zhuǎn)254nmSUV254nmw(WEOM)/(mg·kg-1)w(SOM)/(g·kg-1)00.53F2.04E44.63D13.1D10.84E1.68D86.28B13.45D31.05D2.78C259.29A13.83CD51.32C3.31B81.76C16.36C151.67B3.34B19.92E18.27B202.70A3.79A19.29F21.58A
1)同列數(shù)據(jù)后凡具有一個相同的大寫字母者,表示差異不顯著(P>0.01,LSD檢驗)。
2.2 不同種植年限蘇打鹽堿型水稻土WEOM三維熒光光譜圖
不同有機物質(zhì)的熒光激發(fā)光波長和發(fā)射光波長不同,因此由不同物質(zhì)組成的土壤中的WEOM會呈現(xiàn)出不同的光譜圖。根據(jù)文獻[12]將光譜圖分為5個區(qū)域:區(qū)域Ⅰ為類酪氨酸蛋白質(zhì)(激發(fā)光波長和發(fā)射光波長范圍分別為220~250 nm和280~330 nm);區(qū)域Ⅱ為類色氨酸蛋白質(zhì)(激發(fā)光波長和發(fā)射光波長范圍分別為220~250 nm和330~380 nm);區(qū)域Ⅲ為類富里酸(激發(fā)光波長和發(fā)射光波長范圍分別為220~250 nm和380~480 nm);區(qū)域Ⅳ為類溶解性微生物代謝產(chǎn)物(激發(fā)光光波長和發(fā)射光波長范圍分別為250~360 nm和280~380 nm),區(qū)域Ⅴ為類腐殖酸(激發(fā)光波長和發(fā)射光波長范圍分別為250~420 nm和380~520 nm)。對所提取的WEOM進行熒光光譜分析,得到不同種植年限蘇打鹽堿型水稻土的WEOM組成的變化(圖1)。由圖1可知,不同種植年限下鹽堿型水稻土的三維熒光光譜圖的形狀和各熒光線密度不同,與不種植水稻的土壤相比,水稻種植3和5年時,IV區(qū)的熒光密度較大,這說明水稻種植3年后土壤中類溶解性微生物代謝產(chǎn)物較多,水稻種植20年土壤中WEOM在區(qū)域Ⅲ和區(qū)域Ⅴ的熒光線密度最大,而且可以看到明顯的峰值,即土壤中類富里酸和腐殖酸類物質(zhì)含量較大;隨著種植年限的增加,土壤中WEOM的三維熒光線密度增強,尤其是在區(qū)域Ⅲ和區(qū)域Ⅴ,這說明水稻的種植有助于土壤產(chǎn)生類富里酸和腐殖酸類物質(zhì)。這一結(jié)果與紫外光光譜分析一致。
圖中區(qū)域Ⅰ、區(qū)域Ⅱ、區(qū)域Ⅲ、區(qū)域Ⅳ、區(qū)域Ⅴ分別為類酪氨酸蛋白質(zhì)、類色氨酸蛋白質(zhì)、類富里酸、類溶解性微生物代謝產(chǎn)物和類腐殖酸;熒光線密度越大說明熒光強度越強。
圖1 不同種植年限蘇打鹽堿型水稻土水溶性有機物熒光光譜圖
Fig.1 Fluorescence spectrogram of WEOM in soda saline-alkaline paddy soil with different planting years of rice
2.3 熒光峰位置與熒光強度分析
水溶性有機物的熒光強度所對應(yīng)的激發(fā)光波長/發(fā)射光波長能夠表明該區(qū)域的結(jié)構(gòu)和組成特性。研究[12]表明,若熒光峰對應(yīng)的激發(fā)光波長/發(fā)射光波長變大,即為紅移,反之,即為藍移;若是變化的波長出現(xiàn)在腐殖質(zhì)類物質(zhì)區(qū),則說明腐殖質(zhì)等芳香族化合物增多,有機物質(zhì)的芳香度和分子質(zhì)量增加。如表2所示,在不同種植年限蘇打鹽堿型水稻土中,區(qū)域Ⅰ熒光峰的發(fā)射光波長從230 nm藍移到225 nm,區(qū)域Ⅱ熒光峰的發(fā)射光波長從240 nm藍移到225 nm,表明蘇打鹽堿土在種植水稻后,土壤中的蛋白類物質(zhì)減少;區(qū)域Ⅲ發(fā)射光波長從455 nm紅移到476 nm、區(qū)域Ⅴ發(fā)射光波長從466 nm紅移到506 nm,即說明隨著種植水稻年限的延長,水稻土WEOM中富里酸和腐殖質(zhì)明顯增多,有機物質(zhì)的芳香度和分子質(zhì)量增加。
表2 不同種植年限蘇打鹽堿型水稻土WEOM熒光峰的光譜特征
Tab.2 The excitation/emission wavelengths and fluorescence densities of WEOM in soda saline-alkaline paddy soil with different planting years of rice
種植水稻年限熒光峰Ⅰ熒光峰Ⅱ熒光峰Ⅲ熒光峰Ⅳ熒光峰Ⅴl激發(fā)/l發(fā)射熒光強度l激發(fā)/l發(fā)射熒光強度l激發(fā)/l發(fā)射熒光強度l激發(fā)/l發(fā)射熒光強度l激發(fā)/l發(fā)射熒光強度0230/330263225/380401245/455975250/379355250/4669211230/33052240/380364240/4631264250/380340250/46512343225/330126240/380446240/4501185250/380393250/46611035225/330105235/380456240/4801457250/380402250/471132715225/330246230/380343235/4761024250/380254250/50691720225/330391225/380409235/476972250/380211250/506809
2.4 不同種植年限蘇打鹽堿型水稻土WEOM熒光區(qū)域的積分變化特征
為了定量揭示不同種植年限蘇打鹽堿型水稻土中WEOM的差異,用Matlab軟件分別對6種土壤的有機物質(zhì)組分的熒光值進行區(qū)域積分(圖2),并計算各區(qū)域的積分值占總積分值的比例(圖3)。從圖2可以看出,WEOM的積分值為區(qū)域Ⅴ>區(qū)域Ⅲ>區(qū)域Ⅳ>區(qū)域Ⅱ>區(qū)域Ⅰ,即在蘇打鹽堿型水稻土中類腐殖酸>類富里酸>類溶解性微生物代謝產(chǎn)物>類色氨酸蛋白質(zhì)>類酪氨酸蛋白質(zhì),并且各區(qū)域的積分值隨著水稻種植年限的延長而增加。不同種植年限中,水稻土中類腐殖酸物質(zhì)含量及類富里酸含量表現(xiàn)為:20年>15年>5年>3年>1年>0年;類溶解性微生物代謝產(chǎn)物表現(xiàn)為:15年>20年>5年>0年>1年>3年,這說明,不同種植年限蘇打鹽堿型水稻土WEOM以類腐殖物質(zhì)、類富里酸和類溶解性微生物代謝產(chǎn)物為主,水稻種植使土壤中類腐殖物質(zhì)含量增加,土壤熟化度增加。主要原因可能是水稻種植年限不斷增加,土壤中作物殘體的累積及作物根系分泌的物質(zhì)對微生物影響逐漸變大,微生物代謝產(chǎn)物逐漸增多,土壤中大量累積結(jié)構(gòu)復雜且芳香度較高的腐殖酸和富里酸,然而結(jié)構(gòu)相對簡單的蛋白質(zhì)類物質(zhì)累積較少,或者由于其結(jié)構(gòu)相對簡單,更容易被微生物分解利用。
圖3是各個區(qū)域積分占總積分的百分比。從圖3可以看出,隨水稻種植年限區(qū)域Ⅰ和區(qū)域Ⅱ類蛋白質(zhì)所占比例最低,區(qū)域Ⅲ富里酸所占的百分比沒有明顯的變化,區(qū)域Ⅳ類溶解性微生物代謝產(chǎn)物越來越多,區(qū)域V腐殖酸物質(zhì)所占的比例在降低,種植20年土壤中類腐殖酸物質(zhì)占土壤水溶性有機物質(zhì)總量的百分比降低,這說明隨種植年限增加,土壤中WEOM主要來源于微生物的分解代謝活動。
圖中區(qū)域Ⅰ、區(qū)域Ⅱ、區(qū)域Ⅲ、區(qū)域Ⅳ、區(qū)域Ⅴ分別為類酪氨酸蛋白質(zhì)、類色氨酸蛋白質(zhì)、類富里酸、類溶解性微生物代謝產(chǎn)物和類腐殖酸。
圖2 不同種植年限蘇打鹽堿型水稻土水溶性有機物熒光區(qū)域積分特征
Fig.2 The fluorescence regional integration of WEOM in soda saline-alkaline paddy soil with different planting years of rice
圖中區(qū)域Ⅰ、區(qū)域Ⅱ、區(qū)域Ⅲ、區(qū)域Ⅳ、區(qū)域Ⅴ分別為類酪氨酸蛋白質(zhì)、類色氨酸蛋白質(zhì)、類富里酸、類溶解性微生物代謝產(chǎn)物和類腐殖酸。
圖3 各區(qū)域積分占總積分的比例
Fig.3 The percentage of region integral against the total
土壤水溶性有機碳是土壤活性有機碳庫的重要組分部分[4],其含量和性質(zhì)能夠反映土壤中有機碳的穩(wěn)定性[17],在陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)中發(fā)揮著重要作用。土壤WEOM可用來評價土地利用方式對土壤碳的動態(tài)影響,是評價土壤質(zhì)量的重要指標[18]。WEOM是陸地生態(tài)系統(tǒng)碳庫中的重要組成成分[19-21]。Christ等[22]研究表明,土壤中WEOM包括土壤本身的成分和由外部輸入的成分,土壤中的生物廢棄物、枯草落葉、植物根分泌物和有機物的水解產(chǎn)物,均能影響土壤中的WEOM的含量。耿春茂等[23]研究表明,WEOM的含量隨pH的降低而增加。彭志剛等[24]研究發(fā)現(xiàn),表層土壤中WEOM熒光強度比其他層土壤中的大。李明堂等[25]研究表明,大豆和玉米根部土壤WEOM的組成和結(jié)構(gòu)不同,長期施用氮肥可對黑土土壤中WEOM的組成和結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。
本研究結(jié)果表明,隨種植年限的延長,蘇打鹽堿型水稻土中土壤有機物含量逐漸增加,增加幅度為2.6%~64.2%,到種植20年時土壤有機質(zhì)達到了最大值;而土壤WEOM的質(zhì)量分數(shù)呈現(xiàn)先增加后逐漸降低的趨勢,在種植3年時達到最大值(259.29 mg·kg-1),而在種植20年最小,為19.29 mg·kg-1,WEOM占總有機質(zhì)的比例與WEOM的變化趨勢相同。隨著種植年限的增加,蘇打鹽堿型水稻土中腐殖類物質(zhì)以及含有不飽和雙鍵的芳香族化合物含量增加,土壤WEOM的芳香度增加;不同種植年限蘇打鹽堿型水稻土中WEOM的三維熒光圖譜形狀和熒光強度不同,隨著種植年限的增加,三維熒光強度和密度增加,尤其是區(qū)域Ⅲ和區(qū)域Ⅴ;與不種植水稻的土壤相比,蘇打鹽堿型水稻種植20年土壤中WEOM在區(qū)域Ⅲ和區(qū)域Ⅴ的熒光強度最大,而且可以看到明顯的峰值。
在不同種植年限蘇打鹽堿型水稻土中,區(qū)域Ⅰ(類酪氨酸蛋白質(zhì))和區(qū)域Ⅱ(類色氨酸蛋白質(zhì))熒光峰的發(fā)射光波長發(fā)生了藍移,而區(qū)域Ⅲ和區(qū)域Ⅴ發(fā)射光波長發(fā)生了紅移現(xiàn)象,在腐殖酸濃度增大時,熒光粉會出現(xiàn)明顯的紅移;經(jīng)過積分定量分析,不同土壤積分值為區(qū)域Ⅴ>區(qū)域Ⅲ>區(qū)域Ⅳ>區(qū)域Ⅱ>區(qū)域Ⅰ,即在蘇打鹽堿型水稻土中類腐殖酸>類富里酸>類溶解性微生物代謝產(chǎn)物>類色氨酸蛋白質(zhì)>類酪氨酸蛋白型,其不同組分占總水溶性有機物質(zhì)的百分比,隨著種植年限的延長而變化,這說明水稻土中WEOM的含量和組成受種植的影響,在水稻種植20年時,類腐殖物質(zhì)占水溶性有機物質(zhì)的百分比最低,不同土壤中主要以類腐殖酸、類富里酸和類溶解性微生物代謝產(chǎn)物為主,種植增加了土壤中類富里酸和腐殖酸類物質(zhì)含量,土壤WEOM芳香化程度增加。本研究證明三維熒光技術(shù)適合土壤中WEOM結(jié)構(gòu)和組分的差異研究。
[1] GHANI A, DEXTER M, PERROTT K W. Hot-water extractable carbon in soils: A sensitive measurement for determining impacts of fertilization, grazing and cultivation[J]. Soil Biol Biochem,2003,35(9):1231-1243.
[2] 李書玲,魏丹,周寶庫,等. 長期定位施肥黑土水溶性有機物組分組成特性研究[J]. 東北農(nóng)業(yè)大學學報,2012,43(2):103-107.
[3] 郝瑞軍,李忠佩,車玉萍. 蘇南水稻土有機碳礦化特征及其與活性有機碳組分的關(guān)系[J].長江流域資源與環(huán)境,2010,19(9):1069-1074.
[4] 張金波,宋長春,楊文燕. 小葉章濕地表土水溶性有機碳季節(jié)動態(tài)變化及影響因素分析[J]. 環(huán)境科學學報,2005,25(10):1397-1402.
[5] LI M T, ZHAO L P, ZHANG J J. Effect of temperature, pH and salt on fluorescent quality of water extractable organic matter in black soil[J]. J Integr Agr, 2013, 12(7): 1251-1257.
[6] 黃雪夏,唐曉紅,魏朝富,等.不同利用方式對紫色水稻土水溶性有機碳的影響[J]. 中國農(nóng)學通報,2007,23(8): 440-443.
[7] 倪進治,徐建明,謝正苗,等. 不同施肥處理下土壤水溶性有機碳含量及其組成特征的研究[J]. 土壤學報,2003,40(5):724-730.
[8] 郝瑞軍,李忠佩,車玉萍. 凍融交替對水稻土水溶性有機碳含量及有機碳礦化的影響[J].土壤通報,2007,38(6):1052-1057.
[9] 劉淑霞, 王宇, 趙蘭坡, 等. 凍融作用下黑土有機碳數(shù)量變化的研究[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報,2008,27(3):984-990.
[10]陳濤,杜麗君,郝曉暉,等. 長期施肥對水稻土活性有機碳的影響[J]. 土壤通報,2009,40(4):809-814.
[11]張甲珅,陶澍,曹軍. 中國東部土壤水溶性有機物熒光特征及地域分異[J]. 地理學報,2001,56(4):409-416.
[12]李明堂,王繼紅,趙蘭坡. 大豆與玉米根部土壤水溶性有機的熒光特性比較研究[J]. 水土保持學報,2013,27(2):140-144.
[13]趙蘭坡,王宇,馬晶,等. 吉林省西部蘇打鹽堿土改良研究[J]. 土壤通報,2001,32(S1):92-97.
[14]張梅,王宇,趙蘭坡,等.蘇打鹽堿土種稻改良的水資源高效利用田間試驗研究[J]. 灌溉排水學報,2014,32(1):132-134.
[15]WEISHAAR J, AIKEN G, BERGAMASCHI B, et al. Evaluation of specific ultraviolet absorbance as an indicator of the chemical composition and reactivity of dissolved organic carbon[J]. Environ Sci Technol,2003,37(20): 4702-4708.
[16]HASSOUNA D L, MASSIANI C, DUDAL Y, et al. Changes in water extractable organic matter(WEOC) in a calcareous soil under field conditions with time and soil depth[J]. Geoderma,2010,155(1/2):75-85.
[17]ZHAO M X, ZHOU J B, KALBITZ K. Carbon mineralization and properties of water-extractable organic carbon in soil of the south Loess Platrau in China[J]. Eur J Soil Biol,2008,44(2):158-165.
[18]侯翠翠,宋長春,李英臣,等. 不同水分條件下小葉章濕地表土有機碳及活性有機碳組分季節(jié)性動態(tài)[J]. 環(huán)境科學,2011,32(1):290-297.
[19]王艷,楊麗娟,周崇峻,等.長期施肥對設(shè)施蔬菜栽培土壤水溶性有機碳含量及其剖面分布的影響[J]. 中國農(nóng)學通報,2010,26(11):178-181.
[20]畢冉,周順桂,袁田,等.水溶性有機物電子轉(zhuǎn)移能力及其生態(tài)效應(yīng)[J]. 應(yīng)用生態(tài)學報, 2013, 33(1): 45-52.
[21]BIEDERBECK W B, HUNT H W, WOODMANSEE R G, et al. Phoenix, a model of the dynamics of carbon and nitrogen in grassland soils[J]. Ecol Bull, 1981, 33: 49-115.
[22]CHRIST M J, DAVID M B. Dynamics of extractable organic carbon in spodosol forest floors[J]. Soil Biol Biochem, 1996, 28(9): 1171-1179.
[23]耿春茂,席北斗,趙越. pH及離子強度對滲濾液水溶性有機物同步熒光光譜的影響[J]. 東北農(nóng)業(yè)大學學報,2010,41(11):83-86.
[24]彭志剛,劉曉慶. 不同深度土壤中水溶性有機物熒光光譜特征研究[J]. 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技,2011(5): 272-273.
[25]李明堂,王繼紅,趙興敏,等.長期施肥對黑土水溶性有機物三維熒光特性的影響[J].水土保持學報,2014,28(3):143-147.
【責任編輯 霍 歡】
Three-dimensional fluorescence spectral characteristics of water extractable organic matter in soda saline-alkaline paddy soil with different planting years of rice
LI Ya’nan1,WU Junnan1,GAO Qiang1,GAO Yunhang2,LIU Shuxia1
(1 College of Resources and Environmental Science, Jilin Agricultural University /Key Laboratory of Soil Resource Sustainable Utilization for Jilin Province Commodity Grain Bases, Changchun 130118, China; 2 Animal Science and Technology College, Jilin Agricultural University, Changchun 130118, China)
【Objective】 To investigate the changing patterns of water extractable organic matter (WEOM) in soda saline-alkaline paddy soil in the fields with different planting years of rice, and provide a theoretical basis for increasing organic carbon fixation in such soil. 【Method】 Three-dimensional fluorescent spectroscopy was performed to study the contents and fluorescence characteristics of WEOM in soda saline-alkaline paddy soil with 0, 1, 3, 5, 15 and 20 planting years of rice. 【Result】 With the increase of planting age, the content of WEOM in soil first increased and then decreased, reached the maximum (259.29 mg·kg-1) after planting rice for three years, and was the lowest (19.29 mg·kg-1) after planting rice for 20 years. The absorbance of WEOM at UV 254 nm increased with planting age. The shape of the three-dimensional fluorescence spectra of WEOM was different from fluorescence linear density which increased with planting age. There was a blue shift in the emission wavelength of the fluorescence peak in region I and region II of paddy soil, and a red shift in region Ⅲ and region Ⅴ. The fluorescence regional integration values were region Ⅴ> region Ⅲ> region Ⅳ> region Ⅱ> region Ⅰ. The proportion of humic acid-like substance in WEOM was reduced after planting rice for 20 years. 【Conclusion】 The humic substances,fulvic acid-like substance and unsaturated aromatic compounds in soda saline-alkaline paddy soil increase with planting age. Three-dimensional fluorescence technique can be applied to study the structure and composition of WEOM in soil.
planting age; soda saline-alkaline paddy soil; water extractable organic matter; three-dimensional florescence spectra
2016- 04- 27優(yōu)先出版時間:2016-12-28
李亞男(1993—),女,碩士研究生,E-mail:1223713999@qq.com;通信作者:劉淑霞(1969—),女,教授,博士,E-mail:liushuxia2005824@163.com
吉林省科技發(fā)展計劃(20160307006NY);現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(nycytx-38)
S153.5;S156.2
A
1001- 411X(2017)01- 0044- 06
優(yōu)先出版網(wǎng)址:http://www.cnki.net/kcms/detail/44.1110.s.20161228.0937.036.html
李亞男,武俊男,高 強,等.不同種植年限蘇打鹽堿型水稻土水溶性有機物三維熒光光譜特征分析[J].華南農(nóng)業(yè)大學學報,2017,38(1):44- 49.