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...》

1 材料与方法 1.1 供试土壤 在四川省盐亭县林山乡 (105毅27忆E、 31毅16忆N) 和 重庆市忠县石宝镇 (108毅10忆E, 30毅25忆N) , 分别采集菜 地和旱地 0~20 cm 的耕层土壤 (旱地为坡耕地土壤, 主要种植玉米) . 土样置于通风处阴干后碾碎过

2 mm 筛, 装入自封袋于阴凉干燥处保存.4 种供试土壤的 基本性质见表 1. 1.2 供试生物质炭 供试生物质炭购自商丘三利新能源公司, 是以小 麦、 花生等农作物秸秆混合物为原料, 在500 益采用 连续式炭化炉制备得到.基本理化性质见表 2. 1.3 生物质炭添加及土壤 DOM 浸提实验 将生物质炭置于烘箱中

60 益烘干,分别按

0、 0.5%、 1%、 2%、 3% (质量比) 加入

250 g 的4种供试土 壤中, 充分混均匀后置于塑料小盆内.各处理均设三 个重复.干湿交替作用为每周一个周期, 称取一定的 蒸馏水浇入小盆内, 使土壤体积含水率达到 0.5 cm3 ・ cm-3 , 在室内自然蒸发及排水.如此老化三个月后, 盆 内土壤施炭后的化学性质已基本达到稳定状态. 将盆 内土壤全部取出, 风干后过

2 mm 筛待用. 表1供试土壤的基本理化性质 Table

1 Physical and chemical properties of the soils 供试土壤 pH 阳离子 交换量/ cmol ・ kg-1 有机质/ % 机械组成/% 粘粒 粉粒 砂粒 中性紫色土菜地 6.8 25.5 2.0

7 30

63 中性紫色土旱地 6.7 20.4 1.7

6 45

49 石灰性紫色土菜地 8.4 28.5 2.3

5 31

64 石灰性紫色土旱地 8.1 25.3 1.7

7 47

46 表2供试生物质炭的基本理化性质 Table

2 Physical and chemical properties of the biochar C/% H/% N/% 氢碳比 氧碳比 pH 比表面积/ m2 ・ g-1 平均孔隙 直径/nm 63.5 4.9 1.0 0.08 0.47 9.6 56.3 6.2 刘慧云, 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

719 农业环境科学学报 第36 卷第

4 期 土壤 DOM 的浸提采用批实验方法,水土比为 10颐1,提取液采用

10 mmol ・ L-1 氯化钙溶液作为支持 电解质[11] , 设置三次重复, 振荡

4 h,

3000 r ・ min-1 、

25 益 下离心

5 min, 用0.45 滋m 的聚醚砜膜过滤, 测定滤液 的三维荧光光谱. 1.4 分析方法 土壤理化性质分析: pH 值采用精密酸度计测定 (固液比

1 g/5 mL) ;

土壤有机质采用重铬酸钾容量法 测定;

阳离子交换量分别采用乙酸铵交换法 (中性土 壤) 和乙酸钠法 (石灰性土壤) 测定;

机械组成通过 Stoke 定律采用吸管法测定[12] . 生物质炭理化性质分析: 精密酸度计测定 pH 值 (固液比

1 g/5 mL) ;

元素分析仪 (型号 Euro EA 3000, 意大利 Eurovector 公司) 测定 C、 H、 N 含量;

比表面积 自动分析仪 (型号 ZXF-06, 西北化工研究院) 测定 BET 比表面积;

压汞仪 (型号 PoreMaster 33/60, 美国 康塔仪器有限公司) 测定平均孔隙直径. DOM 含量与组分特征分析: DOC 浓度采用 TOC 自动分析仪 (型号 Auto Analyzer 3, 德国 SEAL Analyt原ical 公司) 测定.组分特征采用紫外吸收-三维激发- 发射荧光光谱仪 (型号 Aqualog, 日本 Horiba JY 公司) 进行表征 (3 mL 石英比色皿, 10伊10 mm) , 检测参数为 激发波长扫描范围 240~600 nm,发射波长扫描范围 250~800 nm, 扫描波长间隔

1 nm, 扫描速度

1200 nm ・ min-1 , 积分时间 0.5 s.测样前, 以Milli-Q 超纯水拉曼 光谱的峰位和信噪比验证仪器的稳定性, 以超纯水为 空白, 利用仪器的软件平台扣除样品测得的三维荧光 光谱 (EEM) 背景噪音, 并进行瑞利散射和内滤效应的 校正.在测定 EEM 光谱的同时, 获得相应的紫外-吸 收光谱, UV 波长扫描范围为 200~600 nm,用于校正 内滤效应及计算光谱学参数. 1.5 吸收光谱和荧光光谱参数 紫外-可见吸收光谱参数 SUVA254 是254 nm 波 长处的紫外-可见吸光系数与样品的溶解性有机碳 (DOC) 浓度的比值, 表征溶解性有机物的芳香性强 弱, 其值越大, 芳香化程度越高[13] . 腐殖化指数 HIX 用来表征溶解性有机物的腐 殖化程度,其值越高表明有机物的腐殖化程度越 高, 稳定性越好[14] .本文采用避免内滤效应干扰的计 算公式, 如下: HIX=