添加有機(jī)肥對(duì)濱海鹽漬土壤溶解性有機(jī)碳特征的影響

范之馨，王艮梅，張煥朝，陳 捷

(南京林業(yè)大學(xué)林學(xué)院，南方現(xiàn)代林業(yè)協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇 南京 210037)

土壤溶解性有機(jī)碳(dissolved organic carbon，DOC)[1]作為土壤總有機(jī)碳(total organic carbon，TOC)的組成部分，能快速感應(yīng)有機(jī)碳庫(kù)的變化，直接影響著C、N、P、S等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在生態(tài)系統(tǒng)中的功效和流動(dòng)，是評(píng)價(jià)土壤質(zhì)量的指標(biāo)之一，在全球碳循環(huán)中發(fā)揮著巨大的作用，對(duì)全球氣候變暖有著深遠(yuǎn)的影響[2-3]，成為土壤學(xué)和環(huán)境學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)[4]。有學(xué)者運(yùn)用極性和電荷特性[5]、超濾膜技術(shù)[6]對(duì)DOC親疏水性及分子量大小進(jìn)行分組表征，并運(yùn)用DOC含量[7]進(jìn)行表征，但這些不能反映出DOC更多組成、來(lái)源等特征。近年來(lái)，紫外-可見(jiàn)光譜技術(shù)與三維熒光光譜技術(shù)被廣泛應(yīng)用于表征DOC的特征，具有靈敏度高、測(cè)定快速且不破壞樣品等優(yōu)點(diǎn)[8]，三維熒光光譜往往與熒光區(qū)域積分方法(FRI)[9]或平行因子分析法(PARAFAC)[10]相結(jié)合，對(duì)研究對(duì)象的DOC結(jié)構(gòu)、組分來(lái)源進(jìn)行詳細(xì)研究。但利用上述技術(shù)與方法對(duì)DOC的研究大部分集中在水體[11]和沉積物[12]中，對(duì)土壤DOC的關(guān)注相對(duì)較少，僅在三峽庫(kù)區(qū)[13]和環(huán)滇池土壤[14]中有相關(guān)研究。濱海鹽漬土壤在我國(guó)分布廣泛，具有土壤鹽分含量高、結(jié)構(gòu)差、有機(jī)質(zhì)含量低等特點(diǎn)，是我國(guó)重要的潛在土壤資源，也是不可忽視的碳匯[15]，添加外源有機(jī)物料是改良濱海鹽漬土常用的農(nóng)藝措施，不僅可以改良鹽漬土，同時(shí)也是增加鹽漬土壤碳儲(chǔ)量的有效方法之一，其中有機(jī)肥應(yīng)用最為廣泛[16-17]。眾多研究表明，外源有機(jī)物質(zhì)的添加對(duì)土壤DOC的特征具有明顯的影響[18-20]，外源有機(jī)物料的加入使土壤環(huán)境因子發(fā)生變化，進(jìn)而改變土壤有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化及DOC的性質(zhì)[20]，土壤DOC微小的變化便會(huì)引起土壤有機(jī)碳庫(kù)的巨大變化，從而影響土壤碳庫(kù)的穩(wěn)定[21]。已有研究發(fā)現(xiàn)，有機(jī)肥作為外源有機(jī)物質(zhì)施入土壤可以改變土壤DOC含量及其組分[22]。

基于此，本研究利用紫外-可見(jiàn)光譜和三維熒光光譜技術(shù)手段，結(jié)合平行因子分析方法，研究不同鹽分含量的濱海鹽漬土添加有機(jī)物料后土壤DOC的特征變化，探究土壤DOC的組分來(lái)源，以期為濱海鹽漬土壤碳庫(kù)穩(wěn)定性的深入研究及濱海鹽漬土的改良提供理論依據(jù)，發(fā)揮濱海鹽漬土壤碳匯作用及減緩溫室效應(yīng)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況及試驗(yàn)材料

本研究試驗(yàn)地設(shè)置在江蘇省沿海地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所下屬的沿海農(nóng)業(yè)科技示范園(120°48′～120°49′E，33°00′～33°01′N(xiāo))，位于北亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，四季分明，寒暑顯著，日照充足，雨量充沛，多年平均氣溫14.1 ℃，無(wú)霜期220 d，日照2 169.6 h，平均降水量1 051.0 mm。該地區(qū)是典型的淤積平原，土壤質(zhì)地為海相沉積物發(fā)育而成的砂質(zhì)壤土。

供試有機(jī)肥為商品牛糞有機(jī)肥(江蘇東臺(tái)田娘農(nóng)業(yè)生態(tài)有機(jī)肥有限公司)，有機(jī)質(zhì)含量為524.70 g/kg，全氮含量為20.46 g/kg，全磷含量為16.75 g/kg，全鉀含量為13.41 g/kg，pH為7.87。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在試驗(yàn)區(qū)內(nèi)分別選取鹽分含量不同、具有代表性的兩塊樣地，每一樣地的面積約1 000 m2，其中樣地1的鹽分含量為5.57 g/kg(高鹽土壤H)，其pH為8.10，有機(jī)質(zhì)含量為12.11 g/kg，全氮含量為0.83 g/kg，有效磷含量為10.68 mg/kg，速效鉀含量為181.67 mg/kg，土壤未被利用過(guò)；樣地2的鹽分含量為1.95 g/kg(低鹽土壤L)，其pH為8.56，有機(jī)質(zhì)含量為16.03 g/kg，全氮含量為1.03 g/kg，有效磷含量為14.79 mg/kg，速效鉀含量為251.64 mg/kg，本試驗(yàn)開(kāi)始前該樣地種植過(guò)田菁(Sesbaniacannabina)3年。2019年7月上旬在預(yù)先選取的兩塊樣地上布置野外試驗(yàn)，試驗(yàn)開(kāi)始時(shí)兩塊樣地均無(wú)植被覆蓋。設(shè)置添加有機(jī)肥(C)和不添加有機(jī)肥(CK)兩種處理，共4種處理(編號(hào)HC、HCK、LC、LCK)，每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)，共計(jì)12個(gè)試驗(yàn)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)面積為4 m×8 m，各小區(qū)之間設(shè)置2 m寬的保護(hù)行及寬0.5 m、深0.3 m的地溝。有機(jī)肥添加量為3×104kg/hm2，相當(dāng)于每處理小區(qū)添加96 kg物料(按耕層土壤質(zhì)量的1.3%添加)。

于處理后第3、7、15、60天，在每個(gè)處理小區(qū)按照“S”形隨機(jī)設(shè)置5個(gè)取樣點(diǎn)分別采集表層土壤，混合后裝入密封塑料袋中帶回實(shí)驗(yàn)室，于4 ℃冰箱保存待測(cè)。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 土壤DOC的測(cè)定

稱(chēng)取過(guò)孔徑2 mm篩的鮮土(折算為10 g干土)于100 mL離心管中，按照水土質(zhì)量比5∶1加入去離子水，在25℃條件下連續(xù)振蕩4 h，8 000 r/min的高速離心機(jī)上低溫離心10 min，上清液過(guò)0.45 μm微孔濾膜，得到DOC溶液[23]，最后于4 ℃冰箱保存待測(cè)。DOC含量采用TOC儀(TOC-L，Shimadzu公司)測(cè)定。

1.3.2 紫外-可見(jiàn)光譜分析

采用紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)(SP-2100UV，Spectrum公司)測(cè)定DOC溶液的吸光值，以超純水為空白，用光程10 mm的石英比色皿在波長(zhǎng)為200～800 nm范圍內(nèi)掃描，波段間隔為1 nm[24]。計(jì)算特征波長(zhǎng)254 nm單位吸光值SUVA254(公式中以ASUV254表示)，具體計(jì)算公式如下：

a254= 2.303A254/r；

(1)

ASUV254=a254/CDOC。

(2)

式中：a254為在254 nm下測(cè)量的吸收系數(shù)，m-1；A254為波長(zhǎng)254 nm處吸光度；r為光程的路徑，m；CDOC為溶解性有機(jī)碳含量，mg/kg；ASUV254表示單位DOC含量在波長(zhǎng)254 nm處的吸收系數(shù)，kg/(mg·m)。

1.3.3 三維熒光光譜分析

采用熒光分光光度計(jì)(F-4600，Hitachi公司)測(cè)定DOC溶液的熒光激發(fā)-發(fā)射矩陣(EEM)，光譜的激發(fā)波長(zhǎng)(Ex)220～450 nm，掃描間隔5 nm；發(fā)射波長(zhǎng)(Em)260～600 nm，掃描間隔1 nm；激發(fā)與發(fā)射波長(zhǎng)的狹縫寬度均為5 nm；掃描速度1 200 nm/min，掃描光譜儀器自動(dòng)進(jìn)行校正[25]。所得結(jié)果應(yīng)用Matlab軟件去除雜峰及散射。

1.3.4 平行因子分析

平行因子法(PARAFAC)是采用交替最小二乘原理的迭代類(lèi)型的一種三線(xiàn)性分解模型。將單個(gè)DOC三維熒光光譜數(shù)據(jù)看成一個(gè)j×k的矩陣，其中，j為發(fā)射波長(zhǎng)，k為激發(fā)波長(zhǎng)。因此i個(gè)DOC三維熒光數(shù)據(jù)就可以構(gòu)成維數(shù)大小為i×j×k的三維矩陣X，分解模型可表示為：

(3)

式中:Xijk為第i個(gè)樣品在發(fā)射波長(zhǎng)j、激發(fā)波長(zhǎng)k處的熒光強(qiáng)度值；aif為第f個(gè)組分的濃度占i個(gè)樣品濃度的比例；bjf為第f個(gè)組分在發(fā)射波長(zhǎng)j處熒光量子效率的線(xiàn)性相關(guān)；ckf為第f個(gè)組分在激發(fā)波長(zhǎng)k處熒光量子效率的線(xiàn)性相關(guān)；eijk為模型殘差矩陣；F為載荷矩陣列數(shù)，代表模型中組分個(gè)數(shù)[26]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

土壤DOC、熒光光譜特征參數(shù)指標(biāo)等數(shù)據(jù)均采用SPSS 19.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，在獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)、單因素方差分析(ANOVA)和最小顯著差異法(LSD)方法下進(jìn)行不同處理之間的比較，分析處理間差異顯著性；運(yùn)用Matlab 2017軟件的DOMFluor及Dreem工具包進(jìn)行三維熒光光譜的繪制和平行因子分析；采用Origin 2018軟件進(jìn)行其余圖形的繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理土壤DOC含量的動(dòng)態(tài)變化

在整個(gè)試驗(yàn)周期內(nèi)，4種處理土壤的DOC含量變化如圖1。

由圖1可知，有機(jī)肥的添加顯著增加了土壤DOC含量(P<0.05)，隨時(shí)間的延長(zhǎng)，4種處理土壤的DOC含量變化趨勢(shì)基本一致。試驗(yàn)第3～7天，土壤DOC含量從較高的水平急劇降低；試驗(yàn)第7～15天，土壤DOC含量降低速率變緩；試驗(yàn)第15～60天，添加有機(jī)肥(LC、HC)的兩種土壤DOC含量緩慢上升，未添加有機(jī)肥(LCK、HCK)的兩種土壤DOC含量呈緩慢下降趨勢(shì)。同時(shí)間內(nèi)，與未添加有機(jī)肥(CK)的土壤比較，添加有機(jī)肥處理(C)后的土壤DOC含量均有不同程度增加，并且差異顯著(P<0.05)。其中，試驗(yàn)第3、15、60天高鹽土壤上的增幅相比低鹽土壤上的較高，分別為116.81%、46.71%、64.85%，低鹽有機(jī)肥處理下第7天增幅較高為70.67%。

2.2 不同處理土壤DOC紫外特征參數(shù)變化特征

兩種土壤DOC的SUVA254值[27]動(dòng)態(tài)變化見(jiàn)圖2。由圖2可知，試驗(yàn)第60天各處理土壤DOC的SUVA254值均顯著高于試驗(yàn)第3天的值(P<0.05)。與未添加有機(jī)肥的土壤(CK)相比，試驗(yàn)第3、7天，添加有機(jī)肥后低鹽土壤(LC)的SUVA254值增幅高于高鹽土壤(HC)的值，試驗(yàn)第15、60天則表現(xiàn)出相反的變化，添加有機(jī)肥后高鹽土壤(HC)的SUVA254值增幅高于低鹽土壤(LC)的值，除第3天外，添加有機(jī)肥后的低鹽(LC)、高鹽(HC)土壤SUVA254值均有顯著差異(P<0.05)。由此說(shuō)明，有機(jī)肥的添加提高了土壤DOC的腐殖化程度，且第15、60天高鹽土壤DOC的腐殖化程度高于低鹽土壤DOC的腐殖化程度。

圖2 添加有機(jī)肥處理對(duì)土壤DOC的SUVA254值的影響

2.3 不同處理土壤DOC的三維熒光光譜及特征參數(shù)分析

由于DOC的結(jié)構(gòu)含有大量帶有各種官能團(tuán)的芳香化結(jié)構(gòu)及不飽和脂肪鏈，僅應(yīng)用紫外-可見(jiàn)光譜技術(shù)并不能完全反映DOC的特征，因此采用三維熒光光譜技術(shù)對(duì)DOC特征進(jìn)行更深入的分析。依據(jù)Chen等[26]提出的對(duì)三維熒光光譜劃分區(qū)域，分為5個(gè)區(qū)域：區(qū)域Ⅰ(Ex<250 nm，Em<330 nm)，代表芳香族蛋白Ⅰ；區(qū)域Ⅱ(Ex<250 nm，330 nm≤Em<380 nm)，代表芳香族蛋白Ⅱ；區(qū)域Ⅲ(Ex<250 nm，Em≥380 nm)，代表紫外區(qū)類(lèi)富里酸；區(qū)域Ⅳ(Ex≥250 nm，Em<380 nm)，代表類(lèi)溶性微生物代謝產(chǎn)物；區(qū)域Ⅴ(Ex≥250 nm，Em≥380 nm)，代表可見(jiàn)光區(qū)類(lèi)富里酸。4種處理所提取的土壤DOC熒光光譜圖見(jiàn)圖3。結(jié)果表明，同一處理中，與試驗(yàn)第60天相比，試驗(yàn)第3天各區(qū)域熒光強(qiáng)度均較高；添加有機(jī)肥后的土壤DOC熒光光譜與未添加有機(jī)肥的具有較大差異。對(duì)于未添加有機(jī)肥的土壤(LCK和HCK)而言，類(lèi)蛋白熒光峰與溶解性代謝產(chǎn)物熒光峰較為明顯，添加了有機(jī)肥的土壤(LC和HC)DOC三維熒光光譜圖中則是類(lèi)富里酸峰更為明顯。

圖3 添加有機(jī)肥處理對(duì)土壤DOC的三維熒光光譜的影響

熒光指數(shù)FI(式中記為IF)可以表征DOC中腐殖質(zhì)來(lái)源的參數(shù)，F(xiàn)I定義為激發(fā)波長(zhǎng)370 nm處，熒光發(fā)射光譜強(qiáng)度在450 nm和500 nm處的比值[28]。有研究表明：當(dāng)IF≤1.4時(shí)，環(huán)境中DOC的主要來(lái)源為外源；當(dāng)1.4

圖4 添加有機(jī)肥處理對(duì)土壤DOC的BIX和FI值的影響

自生源指標(biāo)BIX(式中記為IBIX)能夠反映出DOC自生源的貢獻(xiàn)程度，是指在激發(fā)波長(zhǎng)310 nm時(shí)，發(fā)射波長(zhǎng)在380 nm和430 nm處的熒光強(qiáng)度比值[30]。BIX值與自生源貢獻(xiàn)度呈反比，BIX值越大表明DOC的自生源特征顯著，自生源貢獻(xiàn)大，BIX值越小表示受外源輸入的影響越大，其自生源特征不顯著，自生源貢獻(xiàn)較小。當(dāng)IBIX<0.8時(shí)，DOC組分中自生源的貢獻(xiàn)較??；0.8≤IBIX≤1.0時(shí)，自生源貢獻(xiàn)較大；當(dāng)IBIX>1.0時(shí)，DOC自生源特征顯著[31]。由圖4還可以看出，總體而言，4種處理的土壤自生源貢獻(xiàn)小，受外源影響較大。自身源指標(biāo)BIX的結(jié)果與熒光指數(shù)FI表現(xiàn)出的結(jié)果相一致。

以腐殖化指數(shù)HIX(式中記為IHIX)可以評(píng)估土壤DOC的腐殖化程度，且其值與DOC腐殖化程度呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系[32]。HIX定義為在特定激發(fā)波長(zhǎng)254 nm處，發(fā)射波長(zhǎng)435～480 nm范圍內(nèi)熒光強(qiáng)度總和與發(fā)射波長(zhǎng)300～345 nn范圍內(nèi)熒光強(qiáng)度總和的比值[33]。如圖5所示，隨時(shí)間增加，4種處理的土壤HIX值變化趨勢(shì)基本一致。試驗(yàn)第3～7天，HIX值急劇升高；試驗(yàn)第7～15天，HIX又從較高水平急劇降低；試驗(yàn)第15～60天，高鹽土壤HIX值緩慢上升(HC、HCK)，低鹽土壤HIX值呈緩慢下降趨勢(shì)(LC、LCK)。與未添加有機(jī)肥的土壤(CK)相比，試驗(yàn)第3、7天，添加有機(jī)肥后低鹽土壤(LC)HIX的值增幅高于高鹽土壤(HC)的值，試驗(yàn)第15、60天則表現(xiàn)出相反的變化，添加有機(jī)肥后高鹽(HC)土壤HIX的值增幅高于低鹽土壤(LC)的值，且除試驗(yàn)第7天外，添加有機(jī)肥后的低鹽(LC)、高鹽(HC)土壤HIX值均有顯著差異(P<0.05)。由此說(shuō)明，有機(jī)肥的添加提高了土壤DOC的腐殖化程度，且試驗(yàn)第15、60天高鹽土壤DOC的腐殖化程度高于低鹽土壤DOC的腐殖化程度。HIX值的增幅變化規(guī)律與土壤DOC的SUVA254值的增幅表現(xiàn)出相似的規(guī)律。

圖5 添加有機(jī)肥處理對(duì)土壤DOC的HIX值的影響

2.4 土壤DOC組分的PARAFAC分析

通過(guò)EEM光譜的平行因子三線(xiàn)性分解法，分析了添加有機(jī)肥處理后兩種濱海鹽漬土壤DOC的組成特征。從平行因子模型原理出發(fā)的分析表明，分量越多，誤差平方和越小，核心一致性越差。對(duì)本次數(shù)據(jù)進(jìn)行模型分析，通過(guò)分析殘差曲線(xiàn)的變化及模型運(yùn)行時(shí)間得知，組分3、4變化特征明顯，但組分4模型的核心一致性更好，因此確定組分4為最優(yōu)模型。圖6為模型擬合出的4個(gè)熒光組分的EEM圖譜，分別以C1、C2、C3、C4表示。由圖6可見(jiàn)，1、2、3組分均有2個(gè)最大激發(fā)峰和1個(gè)最大發(fā)射峰，組分4有1個(gè)最大激發(fā)峰及1個(gè)最大發(fā)射峰，4種組分相應(yīng)的Ex/Em熒光峰位置分別為235(310)nm/404 nm,250(365)nm/455 nm,225(275)nm/326 nm,270 nm/284 nm。C1位于傳統(tǒng)的峰A和峰M區(qū)域，熒光峰A(Ex/Em為230～260 nm/380～460 nm)為紫外光區(qū)類(lèi)富里酸峰，熒光峰M(Ex/Em為290～310 nm/370～420 nm)為海洋類(lèi)富里酸峰，兩者均為短波類(lèi)腐殖質(zhì)，以外源輸入為主[34]；C2位于傳統(tǒng)的峰A和峰C區(qū)域，熒光峰C(Ex/Em為320～360 nm/420～480 nm)稱(chēng)為可見(jiàn)光區(qū)富里酸峰，峰A主要是由一些分子量較小的、高熒光效率的有機(jī)物引起的，峰C主要是由分子量較大、相對(duì)穩(wěn)定的有機(jī)物產(chǎn)生的，峰A和峰C一般指示外源輸入[35]；C3位于傳統(tǒng)的B、T峰之間，熒光峰B(Ex/Em為275 nm/310 nm)稱(chēng)為類(lèi)絡(luò)氨酸峰，熒光峰T(Ex/Em為275 nm/340 nm)為類(lèi)色氨酸峰，主要為類(lèi)蛋白物質(zhì)，主要由內(nèi)源或微生物分解過(guò)程產(chǎn)生[36]；C4相對(duì)于傳統(tǒng)的B峰而言，激發(fā)波長(zhǎng)與發(fā)射波長(zhǎng)均發(fā)生藍(lán)移。與C3一樣，均為類(lèi)蛋白物質(zhì)，但C4以類(lèi)絡(luò)氨酸為代表，主要由內(nèi)源產(chǎn)生[37]。

圖6 基于平行因子分析得到的熒光特征組分

平行因子分析結(jié)果表明，供試土壤中含有兩種類(lèi)腐殖質(zhì)(C1和C2)及兩種類(lèi)蛋白物質(zhì)(C3和C4)組分，添加不同處理后的兩種土壤中各熒光組分的最大熒光強(qiáng)度(Fmax)值占比見(jiàn)圖7。

圖7 添加有機(jī)肥處理后各區(qū)域熒光組分占比變化

由圖7可知，隨時(shí)間變化，不同處理各組分占比的拐點(diǎn)均出現(xiàn)在第7天。在試驗(yàn)第3～7天，組分1、2占比急劇升高，組3、4分占比迅速降低；試驗(yàn)第7～15天，組分1、2占比從一個(gè)較高水平迅速降低，組分3、4占比則迅速升高；試驗(yàn)第15～60天，各組分變化均不明顯。相同時(shí)間內(nèi)，與未添加有機(jī)肥的(CK)土壤比較，添加牛糞有機(jī)肥(C)的兩種土壤的組分1、2占比均有不同程度的增加，組分4的占比有不同程度的降低，且均達(dá)到顯著水平(P<0.05)。且整體而言，組分1、2占比在高鹽土壤上的增幅相比低鹽土壤上的較高，組分4占比在高鹽土壤上的降幅相比低鹽土壤上也更高，組分3占比的增幅與降幅在兩種土壤上均無(wú)顯著變化(P>0.05)。由此說(shuō)明，有機(jī)肥的添加顯著增加了土壤DOC的腐殖化程度，顯著降低了土壤DOC組分中類(lèi)絡(luò)氨酸的占比。

3 討 論

3.1 添加有機(jī)肥對(duì)土壤DOC含量的影響

有機(jī)肥的添加顯著增加了土壤DOC的含量，主要是由于外源有機(jī)物質(zhì)的添加會(huì)增加土壤中可利用性的碳，激發(fā)土壤中原有有機(jī)質(zhì)的礦化[38]，增加了土壤DOC含量。隨時(shí)間增加，各處理土壤DOC的含量在試驗(yàn)的第7天出現(xiàn)拐點(diǎn)。添加處理后土壤DOC特征出現(xiàn)拐點(diǎn)，這與現(xiàn)有研究的結(jié)果基本一致。韋夢(mèng)雪等[39]的研究發(fā)現(xiàn)，在添加處理后第3天出現(xiàn)拐點(diǎn)；王瑞[40]對(duì)添加有機(jī)物物料后土壤DOC的變化中也發(fā)現(xiàn)，在培養(yǎng)第5天出現(xiàn)拐點(diǎn)。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因可能與土壤水分變化有關(guān)[41]，在加入有機(jī)肥后的初期，微生物活性還處在較低水平，土壤中絕大部分DOC未能被微生物完全利用，且有機(jī)肥的添加會(huì)導(dǎo)致本身活性有機(jī)質(zhì)的溶出，所以在試驗(yàn)開(kāi)始階段DOC含量呈現(xiàn)較高水平，之后在試驗(yàn)第1、2、7天受到雨水的影響，造成了表層土壤DOC的流失[42]，表現(xiàn)出各處理土壤DOC含量均在第7天顯著降低。

3.2 添加有機(jī)肥對(duì)土壤DOC光譜特征的影響

添加有機(jī)肥后的土壤SUVA254值、熒光指數(shù)FI、自生源指標(biāo)BIX值、腐殖化指數(shù)HIX值以及組分1、2占比均高于未添加有機(jī)肥土壤的。谷思玉等[43]研究發(fā)現(xiàn)施用有機(jī)肥能顯著增加土壤腐殖化程度，還有研究發(fā)現(xiàn)添加生物炭能顯著增加土壤DOC各項(xiàng)特征參數(shù)的值[44-45]。這主要是因?yàn)樵谖⑸锏淖饔孟拢袡C(jī)肥分解釋放出DOC，DOC的一部分與類(lèi)蛋白類(lèi)物質(zhì)作用并轉(zhuǎn)化為較為穩(wěn)定的富里酸物質(zhì)，并以該形態(tài)保存在土壤中，剩余DOC則主要由微生物代謝消耗[46]，因此添加有機(jī)肥后的SUVA254值、腐殖化指數(shù)HIX值以及組分1、2占比均顯著增加。SUVA254值、腐殖化指數(shù)HIX值在試驗(yàn)周期出現(xiàn)波動(dòng)性變化，原因是隨著試驗(yàn)的進(jìn)行微生物活性增強(qiáng)，微生物能夠利用土壤中簡(jiǎn)單物質(zhì)進(jìn)行代謝活動(dòng)，因此DOC的腐殖化程度在初期升高，之后由于易生物降解的物質(zhì)被微生物分解利用完畢，從而造成微生物代謝活性的明顯降低，因此腐殖化程度之后又呈現(xiàn)降低趨勢(shì)。

而熒光指數(shù)FI、自生源指標(biāo)BIX值從不同角度說(shuō)明了該試驗(yàn)地土壤中的DOC主要來(lái)源于牛糞有機(jī)肥的添加，進(jìn)一步驗(yàn)證了有機(jī)肥添加對(duì)土壤DOC特征的影響。

3.3 鹽分對(duì)土壤DOC特征的影響

整體而言，試驗(yàn)第15、60天，與未添加有機(jī)肥的土壤相比，添加有機(jī)肥處理的土壤，在高鹽土壤上的DOC含量、SUVA254值、腐殖化指數(shù)HIX值及組分1、2占比的增幅均高于低鹽土壤的值。曾阿瑩等[47]對(duì)不同鹽度枯落物溶解性有機(jī)質(zhì)研究也有類(lèi)似發(fā)現(xiàn)。試驗(yàn)前期，低鹽土壤有機(jī)質(zhì)含量較高，其更有利于微生物代謝分解，對(duì)有機(jī)肥的響應(yīng)效應(yīng)較快[48]，從而造成低鹽土壤DOC各項(xiàng)特征值更高。試驗(yàn)?zāi)┢?，低鹽土壤中易于利用的物質(zhì)已經(jīng)被利用殆盡，微生物則主要利用較難分解的物質(zhì)為主，則分解速率降低，高鹽土壤的微生物此時(shí)還未分解完較易分解的物質(zhì)[49]，于是出現(xiàn)高鹽土壤上DOC各項(xiàng)參數(shù)值增幅較大的現(xiàn)象。

4 結(jié) 論

牛糞有機(jī)肥的添加顯著增加了土壤DOC含量，與未添加有機(jī)肥的土壤相比，試驗(yàn)第15、60天高鹽土壤上的增幅更高為46.71%和64.85%。從三維熒光光譜來(lái)看，未添加有機(jī)肥的土壤，類(lèi)蛋白峰和溶解性有代謝產(chǎn)物熒光峰較為明顯；添加有機(jī)肥后的土壤，類(lèi)富里酸峰較為明顯。根據(jù)紫外-可見(jiàn)光譜參數(shù)及熒光光譜特征參數(shù)可知，牛糞有機(jī)肥的添加提高了土壤DOC的腐殖化程度，且試驗(yàn)第15、60天高鹽土壤DOC的腐殖化程度更高，本研究區(qū)內(nèi)的土壤DOC主要來(lái)源于有機(jī)肥的添加。三維熒光光譜結(jié)合平行因子分析表明，該鹽堿土壤DOC中有4個(gè)熒光組分：C1為外源類(lèi)短波類(lèi)腐殖質(zhì)組分(紫外光區(qū)類(lèi)富里酸、海洋類(lèi)富里酸)，C2為外源類(lèi)腐殖質(zhì)組分(紫外光區(qū)、可見(jiàn)光區(qū)均為類(lèi)富里酸)，C3為內(nèi)源類(lèi)蛋白質(zhì)組分(類(lèi)絡(luò)氨酸、類(lèi)色氨酸)，C4為內(nèi)源類(lèi)蛋白質(zhì)組分(類(lèi)絡(luò)氨酸)。有機(jī)肥的添加顯著增加了土壤中類(lèi)腐殖質(zhì)組分的占比，顯著降低了類(lèi)絡(luò)氨酸組分的占比。