西北灌漠土長(zhǎng)期不同施肥改變土壤可溶性有機(jī)質(zhì)的化學(xué)及光譜學(xué)特性

常單娜，曹衛(wèi)東，包興國(guó)，白金順，張久東，盧秉林，高嵩涓，曾鬧華，王雪翠，志水勝好

1. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所/農(nóng)業(yè)部植物營(yíng)養(yǎng)與肥料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100081 2. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院研究生院，北京 100081 3. 青海大學(xué)，青海 西寧 810016 4. 甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料與節(jié)水農(nóng)業(yè)研究所，甘肅 蘭州 730073 5. Faculty of Agriculture, Kagoshima University, Kagoshima 890-0065, Japan

西北灌漠土長(zhǎng)期不同施肥改變土壤可溶性有機(jī)質(zhì)的化學(xué)及光譜學(xué)特性

常單娜1, 2，曹衛(wèi)東1, 3*，包興國(guó)4*，白金順1，張久東4，盧秉林4，高嵩涓1, 2，曾鬧華1，王雪翠1, 2，志水勝好5

1. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所/農(nóng)業(yè)部植物營(yíng)養(yǎng)與肥料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100081 2. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院研究生院，北京 100081 3. 青海大學(xué)，青海 西寧 810016 4. 甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料與節(jié)水農(nóng)業(yè)研究所，甘肅 蘭州 730073 5. Faculty of Agriculture, Kagoshima University, Kagoshima 890-0065, Japan

依托在河西走廊灌漠土上開始于1988年的長(zhǎng)期定位試驗(yàn)，利用紫外-可見光譜、紅外光譜、元素分析等方法研究了不同施肥處理下土壤可溶性有機(jī)質(zhì)(DOM)的變化。試驗(yàn)設(shè)施用有機(jī)肥、綠肥、化肥和不施肥對(duì)照4個(gè)處理。結(jié)果表明，施肥增加DOM的含量，相比對(duì)照處理，有機(jī)肥處理、綠肥處理、化肥處理的可溶性有機(jī)碳(DOC)分別增加37%，29%，16%，可溶性有機(jī)氮(DON)分別增加334%，257%，182%，總碳水化合碳(TCs)分別增加90%，25%，2%，總有機(jī)酸碳(TOAs)分別增加195%，116%，58%。有機(jī)肥處理各指標(biāo)比對(duì)照處理均差異顯著，除TCs外綠肥處理、化肥處理的其他指標(biāo)也比對(duì)照處理差異顯著。紫外-可見光譜結(jié)果，施肥提高了DOM的紫外吸收特征值SUVA254，SUVA260，SUVA272，SUVA280，表明施肥增加了DOM的芳香及疏水部分比例、腐殖化程度、平均分子量，使DOM更趨于穩(wěn)定。不同施肥處理間表現(xiàn)出相當(dāng)一致的規(guī)律，有機(jī)肥效果最為明顯，其次是綠肥、化肥。紅外光譜分析結(jié)果，有機(jī)肥處理相對(duì)于其他處理芳香族特征峰從1 625 cm-1處向近紅外方向移動(dòng)出現(xiàn)在1 649 cm-1處，接近土壤胡敏酸芳香族特征峰(1 650 cm-1)，說明有機(jī)肥處理土壤DOM的芳香性更高。綠肥處理在歸屬于糖、醇類及羧酸物質(zhì)C—O伸縮振動(dòng)的1 260～1 000 cm-1吸收峰高于其他處理，說明綠肥處理增加了土壤DOM的富氧基團(tuán)類物質(zhì)。化肥處理在歸屬于N—H振動(dòng)的3 559，3 419和1 456 cm-1吸收峰高于其他處理，表明化肥增加了土壤DOM的胺類物質(zhì)。元素分析結(jié)果顯示有機(jī)肥、綠肥、化肥分別增加了C，O，N的相對(duì)含量。

長(zhǎng)期不同施肥；可溶性有機(jī)質(zhì)；紫外-可見光譜；紅外光譜；元素分析

引 言

可溶性有機(jī)質(zhì)(DOM)由一系列大小、結(jié)構(gòu)不同的分子組成，包括低分子量的游離氨基酸、碳水化合物、有機(jī)酸以及大分子量的多糖和腐殖質(zhì)等[1]。它是可溶性有機(jī)碳(DOC)、可溶性有機(jī)氮(DON)、可溶性有機(jī)磷(DOP)、可溶性有機(jī)硫(DOS)的總稱，但以可溶性有機(jī)碳(DOC)為主[2]。土壤DOM含量很少，占土壤有機(jī)質(zhì)的比例很小，但其化學(xué)性質(zhì)活躍且容易被微生物利用，是土壤中重要的活性碳庫和養(yǎng)分庫，能更敏感的反映土壤管理狀況與質(zhì)量變化。在微生物的作用下，DOM參與土壤碳、氮、磷、硫等養(yǎng)分的地球化學(xué)物質(zhì)循環(huán)[1]，同時(shí)影響重金屬、農(nóng)藥的轉(zhuǎn)化和運(yùn)移[3]，近年來已成為土壤學(xué)、環(huán)境學(xué)、生態(tài)學(xué)研究的熱點(diǎn)。

目前關(guān)于土壤DOM的研究多針對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)以及控制條件下的室內(nèi)培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)[4-6]，對(duì)田間條件下研究較少。大多研究也主要關(guān)注DOC和DON的變化，對(duì)于DOM的其他成分如碳水化合物、有機(jī)酸等指標(biāo)很少涉及。光譜分析與元素分析可以在不破壞樣品的前提下方便快速的檢測(cè)樣品的組成，已廣泛地應(yīng)用于DOM的研究，但大部分是研究水體[7]DOM的變化以及堆肥過程[8]DOM的變化。施肥是人工干預(yù)土壤的重要措施之一，是提升有機(jī)質(zhì)、培肥土壤的有效途徑，但一般認(rèn)為有機(jī)質(zhì)含量變化緩慢。DOM是土壤有機(jī)質(zhì)中最活躍的成分，可作為反映有機(jī)質(zhì)變化的靈敏指標(biāo)，能更好地響應(yīng)施肥措施。秸稈、有機(jī)肥、無機(jī)肥的施用都會(huì)對(duì)土壤DOM產(chǎn)生影響[2]，但研究土壤DOM響應(yīng)長(zhǎng)期不同施肥制度的報(bào)道尚不多見。為此，本研究利用河西走廊的一個(gè)灌漠土不同施肥制度長(zhǎng)期定位試驗(yàn)，通過紫外-可見光譜、紅外光譜、元素分析等技術(shù)，探討了不同施肥處理下土壤DOM的變化，為闡釋農(nóng)田土壤培肥機(jī)制提供理論支持。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)點(diǎn)概況

土壤樣品采自甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院武威綠洲農(nóng)業(yè)試驗(yàn)站(北緯38°37′，東經(jīng)102°40′)，土壤類型為石灰性灌漠土。該試驗(yàn)區(qū)位于甘肅河西走廊的東段，祁連山北靡，海拔1 500 m，無霜期150 d左右，年降雨量150 mm，年蒸發(fā)量2 021 mm，年平均氣溫7.7 ℃。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與樣品采集

長(zhǎng)期定位試驗(yàn)始于1988年，設(shè)有機(jī)肥、綠肥、化肥、對(duì)照(不施肥)4個(gè)處理。有機(jī)肥為風(fēng)干后的牛圈底廄肥每畝8 000 kg，含水量12%，干物質(zhì)全氮平均2.05 g·kg-1、有機(jī)碳平均19.1 g·kg-1，折合成純養(yǎng)分每畝14.4N kg和134.5C kg；綠肥為毛葉苕子壓青每畝3 000 kg，含水量為83%，干物質(zhì)全氮平均2.5%、有機(jī)碳平均40%，折合成純養(yǎng)分每畝12.8N kg和118.3C kg；化肥為尿素每畝25 kg，含氮(N)46%，折合成純養(yǎng)分每畝11.5N kg。除對(duì)照處理外，其他處理均施用重過磷酸鈣每畝10 kg，含磷(P2O5)42%，不施鉀肥。綠肥在前一年10月切碎翻壓到20 cm的耕層內(nèi)，隨即灌水，以利腐解。有機(jī)肥、磷肥全部作基肥在當(dāng)年小麥播種前施入。氮肥在小麥播種前全小區(qū)基施20%，小麥拔節(jié)期在小麥帶追施20%，玉米拔節(jié)期在玉米帶追施30%，玉米抽雄期在玉米帶追施30%。試驗(yàn)隨機(jī)區(qū)組排列，3次重復(fù)，小區(qū)面積31.5 m2。耕作制度為小麥玉米帶狀間作，一年一熟。小麥于3月12日播種7月14日收獲，玉米在4月28日播種10月5日收獲。

于2013年9月28日玉米收獲前每個(gè)小區(qū)同時(shí)采集玉米帶和小麥帶耕層0～20 cm土樣，每帶各采集2個(gè)點(diǎn)混合均勻。

1.3 測(cè)定方法

DOM浸提：稱取60 g新鮮土樣，土水比1∶2(鮮土重量g∶液體體積)，室溫下200 r·min-1振蕩2 h后4 ℃、12 000 r·min-1離心15 min，過0.45 μm濾膜，濾液一部分4 ℃冷藏保存用于化學(xué)指標(biāo)及紫外-可見光譜的分析測(cè)定，另一部分冷凍干燥后60 ℃烘干用于紅外光譜與元素的分析測(cè)定。

DOM化學(xué)指標(biāo)及元素測(cè)定：化學(xué)指標(biāo)主要包括DOC、DON、總碳水化合物碳(TCs)、總有機(jī)酸碳(TOAs)。DOC采用TOC/N儀(德國(guó)，耶拿multi N/C2100)測(cè)定；DON采用TOC/N儀測(cè)定可溶性總氮(TN)減去無機(jī)氮，無機(jī)氮用連續(xù)流動(dòng)分析儀(德國(guó)，SEAL AutoAnalyzer3)測(cè)定；TCs以葡萄糖作為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)蒽酮比色法、TOAs以乙酸作為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，然后用紫外-可見分光光度計(jì)(北京，瑞利UV2100)分別在625和500 nm測(cè)定吸光度。元素測(cè)定采用元素分析儀(德國(guó)，Elemental，Vario PYR Ocube)，在CNS模式和HO模式下測(cè)定C, N, S, H, O含量。

DOM光譜分析：紫外-可見光譜用紫外-可見分光光度計(jì)(北京，瑞利UV2100)進(jìn)行掃描，波長(zhǎng)范圍190～800 nm。特定波長(zhǎng)下的單位吸光度值(吸光度值/DOC含量)叫做紫外吸收特征值，選取254，260，272和280 nm 波長(zhǎng)下的單位吸光度值SUVA254, SUVA260, SUVA272，SUVA280進(jìn)行分析。紅外光譜用傅里葉變換紅外光譜儀(德國(guó)，Bruker, VERTEX70)KBr壓片法(按樣品∶KBr=1∶100，稱2 mg樣品200 mg KBr磨碎混合均勻)測(cè)定，分辨率4 cm-1，掃描次數(shù)32次。

2 結(jié)果與討論

2.1 長(zhǎng)期不同施肥對(duì)土壤DOM含量的影響

DOM是一個(gè)復(fù)雜的混合物，只有部分物質(zhì)可以用化學(xué)方法分析鑒定，如可溶性有機(jī)碳、碳水化合物、有機(jī)酸、氨基酸等，這些化合物可以作為描述DOM組分和化學(xué)組成的替代參數(shù)[1]。本研究對(duì)長(zhǎng)期不同施肥灌漠土的DOC，DON，TCs，TOAs進(jìn)行了探討。

2.1.1 DOC和DON

由圖1(a)和(b)可知，施肥明顯提高了土壤DOC和DON含量，相對(duì)化肥而言，有機(jī)肥及綠肥的作用更強(qiáng)。有機(jī)肥、綠肥、化肥處理土壤DOC含量比對(duì)照處理分別增加了37%, 29%, 16%，差異均達(dá)到顯著性水平，有機(jī)肥、綠肥處理比化肥處理分別增加了18%和11%，差異也達(dá)到顯著水平。有機(jī)肥、綠肥、化肥處理的土壤DON分別比對(duì)照處理增加了334%, 257%, 182%，與對(duì)照組相比均差異顯著；有機(jī)肥、綠肥處理比化肥處理的DON分別提高了54%和26%，差異也達(dá)到顯著水平。因此，長(zhǎng)期施肥后，土壤微生物可利用的碳氮來源大幅度增加，有機(jī)肥與綠肥比化肥效果明顯。

2.1.2 TCs和TOAs

由圖1(c)和(d)可知，施肥增加了土壤中TCs和TOAs的含量，有機(jī)肥處理的效果最明顯。有機(jī)肥處理土壤TCs含量比綠肥處理、化肥處理、對(duì)照處理分別增加52%, 86%,90%，差異顯著。綠肥、化肥處理土壤TCs含量比對(duì)照處理分別增加25%和2%，但無顯著性差異。施肥也顯著提高了土壤TOAs含量，有機(jī)肥、綠肥、化肥處理相比對(duì)照處理分別增加195%, 116%, 58%，差異顯著，各施肥處理間也呈現(xiàn)差異顯著，有機(jī)肥作用最強(qiáng)，其次是綠肥，再次是化肥?？梢姡L(zhǎng)期施肥后，尤其是長(zhǎng)期施用有機(jī)肥及綠肥，增加了土壤DOM成分中更為活潑的TCs和TOAs，提高了土壤碳源的生物有效性。

Fig.1 Influence of long-term different fertilizations on the contents of soil DOM. Note: Different lower letters in the figure mean significant difference atp<0.05

2.2 長(zhǎng)期不同施肥對(duì)土壤DOM組成的影響

2.2.1 土壤DOM的紫外-可見光譜特征

由圖2可知，在可見光波長(zhǎng)范圍內(nèi)(400～800 nm)吸光值隨波長(zhǎng)幾乎無變化。在紫外光波長(zhǎng)范圍內(nèi)(<400 nm)吸光值隨著波長(zhǎng)的遞減增加，400 nm處緩慢增加至260 nm左右有一平臺(tái)，在250 nm處迅速增加至200 nm左右有一吸收峰，之后又快速下降。不同處理DOM的可見光波長(zhǎng)范圍內(nèi)(400～800 nm)幾乎無差異，但在紫外光波長(zhǎng)范圍內(nèi)(<400 nm)各施肥處理大于對(duì)照處理的吸光值。在200 nm左右吸收峰處的吸光值有機(jī)肥處理≈化肥處理>綠肥處理>對(duì)照處理。說明施肥增加了紫外區(qū)域的吸光值，有機(jī)肥的效果最為明顯，其次是綠肥，再次是化肥。

紫外吸收特征值SUVA254，SUVA260，SUVA272，SUVA280分別與DOM的芳香性、疏水性、腐殖化程度、平均分子量成正比[9-10]。由表1可知，施肥明顯改變了土壤DOM的紫外吸收特征值SUVA254，SUVA260，SUVA272，SUVA280，且不同施肥處理間表現(xiàn)出相當(dāng)一致的規(guī)律，均是有機(jī)肥>綠肥>化肥>對(duì)照，施肥處理顯著高于對(duì)照處理，并且有機(jī)肥處理顯著高于綠肥和化肥處理。這表明施肥增加了土壤DOM的芳香性、疏水性、腐殖化程度、平均分子量，使其更趨于穩(wěn)定，且有機(jī)肥效果最明顯，其次是綠肥處理，再次是化肥處理。

Fig.2 Ultraviolet and visible spectrum characteristics of soil DOM in long-term different fertilization treatments

Table 1 Characteristic ultraviolet spectrum absorption values of soil DOM in long-term different fertilization treatments

Note: Different lower letters in the same column mean significant difference atp<0.05, the same below

2.2.2 土壤DOM的紅外光譜特征

Fig.3 Infrared spectroscopy characteristics of soil DOM in long-term different fertilization treatments

2.3 長(zhǎng)期不同施肥下土壤DOM的C，H，N，O，S元素組成

由表2可以看出，不同處理改變了土壤DOM的元素相對(duì)含量以及元素間比例。有機(jī)肥處理后C含量最高而H和O含量最低，H/C, O/C, S/C最低，C/N最高，說明有機(jī)肥處理土壤DOM含有更多的飽和含碳化合物。綠肥處理O含量最高，說明綠肥處理土壤DOM含有較多的富氧基團(tuán)化合物?；侍幚鞱含量最高，C/N最低，說明化肥處理的土壤DOM富含胺類化合物。對(duì)照處理S含量最高，S/C最高，這是因?yàn)閷?duì)照處理沒有外源碳的大量投入，加之微生物的消耗，使得S相對(duì)含量較高。土壤DOM的元素組成的差異本質(zhì)是物質(zhì)組成的差異，元素含量的變化印證了施肥改變土壤DOM各物質(zhì)相對(duì)含量的結(jié)果。

Table 2 Percentages of elements of soil DOM in long-term different fertilization treatments

2.4 施肥提高土壤DOM活性成分的含量

試驗(yàn)中，不論施有機(jī)肥、綠肥還是化肥，均增加了DOM中活性成分DOC，DON，TCs，TOAs的含量，有機(jī)肥的效果最為明顯，其次是綠肥、化肥。不論是腐熟的還是新鮮的牛糞都含有大量的DOC和DON[11]，綠肥施入土壤后在腐解過程中會(huì)產(chǎn)生大量的DOM，這些物質(zhì)投入農(nóng)田必然導(dǎo)致土壤DOM的變化。不僅如此，施肥措施有利于提高作物產(chǎn)量，從而可以通過增加作物根系生物量以及微生物活動(dòng)來增加DOM含量。沈玉芳等[5]把不同碳氮比的有機(jī)物料添加到土壤中，結(jié)果均可增加DOC和DON含量。稻草秸稈、豬糞兩種有機(jī)肥料施入土壤后DOC含量增加[6]。有機(jī)肥、化肥及有機(jī)肥化肥配施研究表明，三種施肥方式均能增加DOC和DON含量，其中以有機(jī)肥化肥配施效果最好，其次是有機(jī)肥、化肥[12]。TCs和TOAs也是DOM中重要的部分，而且生物有效性很高，特別是TCs極易被微生物分解利用[13]。從本研究的結(jié)果看，有機(jī)肥處理的DOC和DON雖然高于綠肥處理，但未見顯著性差異，而兩處理的TCs和TOAs則顯示出顯著性差異，有機(jī)肥處理顯著高于綠肥處理。試驗(yàn)中，綠肥處理的毛葉苕子前一年10月初即施入土壤，并切碎配合灌水以利于腐解，到第二年玉米收獲取樣時(shí)分解釋放的TCs和TOA已大都被消耗但仍高于化肥處理。有機(jī)肥投入每年為每畝8 t牛圈底廄肥，干物質(zhì)量較大，含水量低，當(dāng)?shù)貧夂蚋珊等Φ讕手械呐＜S腐解慢，分解釋放TCs和TOAs的速度也慢，到玉米收獲期TCs和TOAs水平仍然較高，致使顯著高于綠肥處理。綜上，有機(jī)肥、綠肥是提高土壤DOM生物有效性的有效手段，有利于土壤活性有機(jī)物的積累。

2.5 土壤DOM光譜特征及元素組成與施肥的關(guān)系

長(zhǎng)期施肥提高了紫外吸收特征值SUVA254，SUVA260，SUVA272，SUVA280，說明長(zhǎng)期施肥增加DOM的芳香及疏水性部分的比例、腐殖化程度、平均分子量大小，其中有機(jī)肥處理與其他處理差異顯著。這是因?yàn)楸驹囼?yàn)所用的牛圈底廄肥碳氮比大，有助于碳的積累。研究表明相對(duì)于單施化肥，施有機(jī)肥可以增加DOM的芳香性部分的比例，使其更加穩(wěn)定[12]。

研究各處理土壤DOM的紅外光譜圖與占新華等[15]研究的水稻土、豬糞、污泥、綠肥四種有機(jī)物料的DOM的紅外光譜圖的吸收區(qū)域大致相同，說明DOM是一類成分比較穩(wěn)定的物質(zhì)，不同來源DOM只是各物質(zhì)的含量不同。紅外光譜技術(shù)只能定性地推測(cè)每個(gè)吸收峰含有的官能團(tuán)，但無法定量化判斷每個(gè)吸收峰的具體物質(zhì)；元素分析也只能判定DOM的元素組成，無法確定物質(zhì)成分。但結(jié)合紅外光譜與元素分析結(jié)果，再加上紫外-可見光譜結(jié)果，可以大致推斷DOM的物質(zhì)組成?；侍幚? 559和3 419 cm-1伸縮振動(dòng)雙峰以及1 456 cm-1吸收峰均明顯高于其他處理，可能是因?yàn)榛侍幚硗度氲氖堑誓蛩?，使其胺類化合物含量高于其他處理，這與紫外-可見光譜顯示的化肥處理在200 nm左右處的吸收峰高于其他處理一致，也與元素分析結(jié)果化肥處理含N最高一致。綠肥處理1 260～1 000 cm-1吸收峰稍高于其他處理，此峰代表的是多糖、醇類及羧酸等富含O的化合物，與元素分析中綠肥處理含O最高相一致。有機(jī)肥處理870～640 cm-1顯現(xiàn)出的尖峰說明有機(jī)肥處理土壤DOM的苯環(huán)較豐富，與紫外-可見光譜分析結(jié)果有機(jī)肥處理土壤DOM的芳香化程度最高相一致，同樣與元素分析結(jié)果有機(jī)肥處理含C最高相一致。綜上，施肥對(duì)土壤DOM的物質(zhì)組成有一定的影響，不同施肥處理表現(xiàn)不同。

3 結(jié) 論

(1)長(zhǎng)期施肥提高土壤DOM的含量及穩(wěn)定性，不同施肥的作用差異明顯。施肥處理的DOC，DON，TCs，TOAs含量增加，芳香及疏水部分的比例、腐殖化程度、平均分子量提高。有機(jī)肥處理效果最為明顯，其次分別是綠肥、化肥。

(2)不同施肥對(duì)DOM的物質(zhì)組成影響不同。有機(jī)肥、綠肥、化肥處理分別增加DOM的芳香類物質(zhì)、富氧基團(tuán)物質(zhì)、胺類物質(zhì)的相對(duì)含量，同時(shí)分別增加了DOM中C，O，N元素的相對(duì)含量。

[1] Kalbitz K, So linger S, Park J H, et al. Soil Science, 2000, 165(4): 277.

[2] WANG Mei-li, LI Jun, ZHU Zhao-zhou, et al(王美麗, 李 軍, 朱兆洲，等). Bulletin of Mineralogy Petrology and Geochemistry(礦物巖石地球化學(xué)通報(bào)), 2010, 3(29): 304.

[3] GAO Tai-zhong, ZHANG Hao, ZHOU Jian-wei(高太忠, 張 昊, 周建偉). Ecology and Environmental Sciences(生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)), 2011, 20(4): 652.

[4] GUO Jian-fen, YANG Yu-sheng, CHEN Guang-shui, et al(郭劍芬, 楊玉盛，陳光水，等). Journal of Fujian Normal University (福建師范大學(xué)學(xué)報(bào)), 2008, 24(4): 102.

[5] SHENG Yu-fang, TAO Wu-hui, LI Shi-qing(沈玉芳, 陶武輝, 李世清). Journal of Agro-Environment Science(農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)), 2011, 30(1): 139.

[6] NI Jin-zhi, XU Jian-min, XIE Zheng-miao(倪進(jìn)治, 徐建民, 謝正苗). Journal of Agro-Environment Science(農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)), 2003, 22(4): 416.

[7] YANG Nan, YU Hui-bin, SONG Yong-hui, et al(楊 楠, 于會(huì)彬, 宋永會(huì)，等). Acta Scientiate Circumstantiae(環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)), 2014, 34(7): 1751.

[8] ZHAN Xin-hua, ZHOU Li-xiang, SHEN Qi-rong, et al(占新華, 周立祥, 沈其榮，等). Acta Scientiate Circumstantiae(環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)), 2001, 21(4): 470.

[9] Dilling J, Kaiser K. Water Research, 2002, 336: 5037.

[10] Kalbitz K, Schmerwitz J, Schwesig D, et al. Geoderma, 2003, 113(3/4): 273.

[11] ZHAO Man-xing, ZHOU Jian-bin, CHEN Zhu-jun, et al(趙滿興, 周建斌, 陳竹君, 等). Acta Ecological Sinica(生態(tài)學(xué)報(bào)), 2007, 27(1): 397.

[12] CHEN Wu-rong, LIU Qin, YU Hong-shuang, et al(陳武榮, 劉 勤, 禹洪雙，等). Journal of Soil and Water Conservation(水土保持學(xué)報(bào)), 2010, 24(6): 111.

[13] SHI Ji-ping, ZHANG Fu-dao, LIN Bao(史吉平, 張夫道, 林 葆). Scientia Agricultura Sinica(中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)), 2002, 35(2): 174.

[14] ZHANG Jia-shen, CAO Jun, TAO Shu(張甲珅, 曹 軍, 陶 澍). Acta Pedologica Sinica(土壤學(xué)報(bào)), 2003, 40(1): 118.

[15] ZHAN Xin-hua, ZHOU Li-xiang, LU Yan-yu(占新華, 周立祥, 盧燕宇). China Environmental Science(中國(guó)環(huán)境科學(xué)), 2010, 30(5): 619.

*Corresponding authors

Long-Term Different Fertilizations Changed the Chemical and Spectrum Characteristics of DOM of the Irrigation-Desert Soil in North-Western China

CHANG Dan-na1, 2，CAO Wei-dong1, 3*，BAO Xing-guo4*，BAI Jin-shun1，ZHANG Jiu-dong4，LU Bing-lin4，GAO Song-juan1, 2，ZENG Nao-hua1，WANG Xue-cui1, 2，Shimizu Katsuyoshi5

1. Key Laboratory of Plant Nutrition and Fertilizer, Ministry of Agriculture/Institute of Agricultural Resources and Regional Planning, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China

2. The Graduate School, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China

3. Qinghai University, Xining 810016, China

4. Institute of Soil, Fertilizer and Water-saving Agriculture, Gansu Academy of Agricultural Sciences, Lanzhou 730070, China

5. Faculty of Agriculture, Kagoshima University, Kagoshima 890-0065, Japan

By using Ultraviolet-visible Spectrometry, Fourier Transform Infrared Spectrometer and Elemental Analyzer, spectrum and chemical characteristics of soil DOM affected by long-term different fertilizations were investigated in irrigation-desert soil in North-western China based on an experiment started from 1988. Four different fertilization treatments were included, i.e., organic fertilizer (OF), green manure (GM), chemical fertilizer (CF) and a control of no fertilization (CK). The results showed that fertilization could increase the contents of DOM. Compared to CK, the treatments of OF, GM, CF increased the dissolved organic carbon (DOC) by 37%, 29%, 16%; increased the dissolved nitrogen (DON) by 334%, 257%, 182%; increased the total carbohydrate (TCs) by 90%, 25%, 2%; and increased the total organic acids (TOAs) by 195%, 116%, 58%; respectively. Furthermore, DOC, DON, TCs, and TOAs in the OF treatment were significantly higher than those in CK, they were also significantly higher in the GM and CF treatments except for TCs. The ultraviolet-visible analysis showed that fertilizations enhanced the SUVA254, SUVA260, SUVA272and SUVA280of DOM, indicating that fertilizations increased the aromatic and hydrophobic percentage, humification degree, and average molecular weight, and thus resulting in more stability of DOM. Same trends were showed for all the 4 ultraviolet spectrum absorption values in different fertilizations, i.e., the strongest effect was found in the OF treatment, and then was the GM treatment and CF treatment successively. From the results by the Fourier Transform Infrared Spectrometry, the characteristic peak of aromatic in the OF treatment was observed shifting from 1 625 to 1 649 cm-1, which was close to the characteristic peak of humin, suggesting that the aromaticity of DOM in the OF treatment was higher than the other treatments. The characteristic peaks of C—O at 1 260～1 000 cm-1belonging to sugar, alcohol, and carboxylic acid were highest in the GM treatment, showing that the green manure could increase rich oxygen radicals. The highest characteristic peaks of N—H at 3 559, 3 419 and 1 456 cm-1were observed in the CF treatment, indicating that the chemical fertilizer could increase amine substances. The contents of C, O and N in the OF, GM, CF treatments were also increased respectively according to the elemental analysis.

Long-term different fertilization; Dissolved organic matter; Ultraviolet-visible spectrum; Infrared spectroscopy; Element analysis

Sep. 22, 2014; accepted Dec. 30, 2014)

2014-09-22，

2014-12-30

公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)項(xiàng)目(201103005), 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程、國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41261061)資助

常單娜，1987年生，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院研究生院碩士研究生 e-mail: chang1988917@126.com *通訊聯(lián)系人 e-mail: caoweidong@caas.cn; xinguobao@aliyun.com

O657.3

A

10.3964/j.issn.1000-0593(2016)01-0220-06