施加有机肥对农田有机质和氮素演化影响的光谱学分析

作者：潘红卫; 童文彬; 雷宏军^*; 杨光; 史利利

来源：光谱学与光谱分析, 2022, 42(10): 3116-3123.

• 土壤有机肥
• 三维荧光光谱
• 二维相关光谱
• 水溶性有机物
• 氮素

施用有机肥是改善土壤物理结构、提升土壤肥力、调控养分平衡的的有效手段之一，但目前有机肥施用对农田有机质和氮素演化的影响尚不清楚。研究了施入有机肥后土壤总有机碳(TOC)、可溶性有机碳(DOC)、无机氮含量的变化特征，并利用三维荧光光谱分析了施加有机肥后土壤DOM光谱学特性的变化规律，结合PARAFAC分析法分析了施加有机肥后不同时期土壤水溶性有机物(DOM)各组分相对含量的变化，利用2D-COS技术分析各荧光组分随时间的变化顺序，此外采用典型相关度分析法研究了DOM各组分相对含量与土壤氮素的响应关系，以探究施入有机肥对土壤有机质和氮素演变的影响。结果表明：(1)施加有机肥提高了土壤总有机碳、水溶性有机碳和硝态氮含量，降低了铵态氮含量；(2)土壤DOM三维荧光光谱图出现了A峰(UV类腐殖酸)、 M峰(UVA类腐殖酸)、 T峰(类色氨酸), PARAFAC分析结果显示试验土壤DOM主要由陆地源类腐殖酸(C1)、典型类腐殖酸(C2)、类色氨酸(C3)组成。结果还显示，施加有机肥能提高土壤C1, C2和C3组分的相对含量，试验期间，施加有机肥处理后土壤C1, C2和C3组分的相对含量均呈现先上升后下降的趋势，第30 d达到最大值，不同荧光组分随时间的变动顺序一般表现为C1和C2组分先增加，然后C1和C2组合降解促进C3形成，为简便起见，可用C1(C2)↑→C3来描述。类腐殖酸变动幅度较大，施加有机肥对类腐殖酸促进作用更为显著；(3)施加有机肥能提高土壤的生物可利用性，降低土壤腐殖化程度。试验期间，施加有机肥后BIX值呈先上升后下降的趋势，在第30 d达到最大值；HIX值呈先下降后上升的趋势，在第30 d达到最小值。BIX和HIX呈显著负相关(R2=0.732);(4)C1, C2和C3相对含量与硝态氮呈正相关，与铵态氮呈负相关，且C1和C2组分的相对含量对硝态氮和铵态氮含量的影响较大。综上所述，合理施加有机肥可调控土壤有机质和氮素转化，减少农田面源污染。

• 单位
  华北水利水电大学