PDF《生物质炭对紫色土耕地土壤中溶解性有机物 含量和组成特征的...》

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2017 年4月农业环境科学学报允燥怎则灶葬造 燥枣 粤早则燥鄄耘灶增蚤则燥灶皂藻灶贼 杂糟蚤藻灶糟藻 刘慧云, 鲜青松, 刘琛, 等. 生物质炭对紫色土耕地土壤中溶解性有机物含量和组成特征的影响[J]. 农业环境科学学报, 2017,

36 (4) : 718-726. LIU Hui-yun, XIAN Qing-song, LIU Chen, et al. Effects of biochar application on content and characteristics of dissolved organic matter in arable land of pur原ple soil[J]. 允燥怎则灶葬造 燥枣 粤早则燥-耘灶增蚤则燥灶皂藻灶贼 杂糟蚤藻灶糟藻, 2017,

36 (4) : 718-726. 生物质炭对紫色土耕地土壤中溶解性有机物 含量和组成特征的影响 刘慧云 员, 圆,鲜青松 员, 圆,刘琛员* , 唐翔宇

1 (1.中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所, 成都 610041;

2.中国科学院大学, 北京 100049) 第32 卷第

1 期2017 年4月生物质炭在土壤改良、 固碳减排、 污染土壤修 复及迁移阻控等方面的应用已引起国内外的广泛关 注[1-2] .溶解性有机物 (Dissolved organic matter, DOM) 虽然是土壤有机质中很少的一部分, 却是土壤中最活 跃的组分之一, 对土壤肥力、 微生物生长代谢及有机 质循环等有重要影响[3] . DOM 的淋失也是土壤有机碳 损失的重要途径. 在水体环境中, DOM 扮演着重要的 角色, 它可作为重金属及小分子有机污染物迁移的载 体, 也是形成消毒副产物 (DBPs) 的主要前驱物, 因而 是影响水环境质量的重要因素. 研究生物质炭施用后 土壤中 DOM 组成及其释放规律, 对明确其环境效应 及其对农业生产的影响具有重要意义. 目前, 相关研究得出的结论并不一致, 例如: 研 究发现,温带森林土壤中施用木屑生物质炭半年后 DOM 含量显著高于不添加生物质炭的对照土壤[4] , 而在巴西甘蔗田里施用四个月生物质炭则造成土壤 中DOM 的溶出显著降低[5] .这表明, 土壤 DOM 对生 物质炭添加的响应规律受生物质炭种类、土壤及试 验条件等因素的影响,因此有必要针对不同土壤进 行系统、 深入的研究.同时, 除了考察生物质炭施用 后土壤 DOM 在浓度上的变化, 还需要关注生物质炭 对DOM 组成特征的影响, 然而这方面的研究仍十分 欠缺. 三维激发-发射荧光光谱 (EEM) 特征能用于表征 DOM 组成, 具有高灵敏度、 快速测定且不破坏样品等 优点[6-7] . 目前, 该技术多用于研究湖泊、 海湾等水体中 DOM 的性质及来源, 在土壤中生物质炭添加效应研 究中的应用极少,已有的研究进展包括: Eykelbosh 等[5] 依据光谱学指标发现添加生物质炭后土壤中高分 子量的类腐殖质的含量更高;

Jamieson 等[8] 运用紫外- 可见吸收和三维荧光光谱-平行因子分析法研究了不 同热解温度下制得的生物质炭的添加效应, 发现土壤 DOM 是由三种类腐殖质和一种类蛋白质组成,其中 高温短时制备的生物质炭使 DOM 的含量与芳香性 更高;

Uchimiya 等[9] 则对比了采用弱碱和热水分别提 取不同生物质炭中 DOM 的三维荧光光谱特征.由此 可见, 现有研究中多以生物质炭本身为对象, 较少研 究施炭对土壤中 DOM 形成与性质的影响, 也很少考 虑老化作用的影响及不同土壤类型间的差异. 紫色土在四川盆地分布最广, 是重要的旱作农业 土壤.国内已有不少关于生物质炭施用对典型土壤, 如酸性红壤或中性水稻土碳循环的影响研究[3, 10] , 但 针对有机质含量较低的紫色土 (新成土) 的研究十分 缺乏.因此, 本文以长江上游低山丘陵区代表性的石 灰性和中性紫色土的两种典型耕地土壤 (旱地和菜 地) 为研究对象, 利用三维荧光光谱-平行因子分析紫 色土 DOM 的组分特征并研究添加秸秆生物质炭的 影响,为紫色土区农田土壤有机质组成特征分析、 生 物质炭改土技术的环境效应评价及可行性分析提供 一定的理论依据.