稻田土壤溶解性有机质组成及其与Cd~(2+)络合过程研究

作者：梁以豪; 倪才英^*; 黎衍亮; 肖罗长; 简敏菲

来源：土壤学报, 2024, 1-12.

• 稻田土壤
• 稻虾种养
• 溶解性有机质
• 荧光猝灭
• 镉

镉(Cd)是我国稻田土壤超标率最高的重金属污染物。土壤的溶解性有机质(DOM)影响Cd的生物有效性和迁移性。稻田是我国重要的粮食产地，同时稻田种养作为重要的生态农业模式，稻田环境改建和养殖等环节会改变DOM，但稻田以及稻田种养过程中土壤DOM与Cd2+的络合过程尚未清晰。基于紫外可见-吸收光谱、三维荧光光谱和同步荧光光谱，结合平行因子分析和二维相关分析、修正型Stern-Volmer络合反应模型等方法，以稻虾种养(RS)和水稻单作(CK)两种模式作为试验对象，对稻田土壤DOM与Cd2+的络合过程进行研究。结果显示，RS与CK土壤DOM组分相似，包括一个色氨酸物质组分(C1)和三个类腐殖质组分(C2、C3、C4)，相比CK,RS的C2和C4比例低，C3比例较高，C1差异不显著；紫外吸光度CK较RS高，吸收峰位于200～230 nm；同步荧光和二维相关分析表明，两种稻田系统土壤DOM荧光强度随Cd2+增加而发生变化，但不同模式土壤DOM与Cd2+的络合顺序不同，RS土壤DOM与Cd2+发生络合作用的顺序依次为腐殖质(310 nm)、色氨酸、腐殖质(375 nm)，而CK为色氨酸、腐殖质(375 nm)、腐殖质(310 nm)；络合反应模型表明稻田土壤DOM中色氨酸组分C1和富里酸组分C4与Cd2+络合后发生了显著的荧光猝灭，且C1和C4的络合常数lg K值表现为RS>CK。上述结果表明，RS与CK的土壤DOM均以腐殖质为主，但二者组成比例不同，DOM中存在较多芳香结构，这影响了腐殖质DOM与Cd2+的络合稳定性，种养同时也增强了色氨酸和富里酸DOM与Cd2+的络合能力。本研究结果可为稻田土壤Cd的污染机理研究与污染防治提供科学参考。

• 单位
  江西省亚热带植物资源保护与利用重点实验室; 鄱阳湖湿地与流域研究教育部重点实验室; 生命科学学院; 江西师范大学