川西高寒土壤DOM荧光特征研究
发布时间：2022-01-24 00:24
【目的】研究高寒土壤溶解性有机质（DOM）含量和光谱学特征,为川西高原区域水陆碳循环以及高寒土壤资源管理等研究提供科学依据。【方法】研究了川西3种高寒生态系统（亚高山森林、高寒泥炭湿地和高寒草甸）中0～10 cm的表层土壤中的DOM,利用三维荧光分析仪测定了DOM荧光特征,采用平行因子法（EEM-PARAFAC）和荧光区域积分（FRI）等对DOM光谱学特征进行了研究。【结果】亚高山森林土壤中DOC、DON、TOC和TN含量明显高于高寒泥炭土和高寒草甸;亚高山森林土壤DOM芳香性与腐殖化程度最低,DOM稳定性最低,微生物可利用性最高;平行因子分析显示所有土壤DOM呈4个荧光组分,以蛋白类组分载荷最高,富里酸类组分载荷最低;亚高山森林土壤DOM中芳香蛋白类有机质占比最高,高寒泥炭湿地和高寒草甸土壤DOM中则是富里酸类有机质比例最高。【结论】3种高寒土壤的DOM及荧光组分差异显著,亚高山森林土壤DOM不稳定性更高。
【文章来源】：四川农业大学学报. 2020,38(03)北大核心CSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
目标区域和采样地点的示意图
PARAFAC组分C1在Ex/Em波长为250/450 nm和300/540 nm处显示出两个峰（图2），该光谱特征被认为是富里酸样荧光组分[29-30]。组分C1分子量较低，在湿地、农业环境中比较常见。组分C1主要来自陆地有机前体，例如土壤提取物，森林溪流，湿地和落叶[31-32]，降水通常导致C1组分含量的增加[33]。PARAFAC组分C2在285/335 nm(Ex/Em）处显示出主要峰，该峰被认为是色氨酸样的T峰[34]，该类物质被认为是土壤内源的微生物活动和转化过程产生的类蛋白物质，通常在人为输入影响的水生环境中检测到该组分。PARAFAC组分C3的EEM光谱在270/500 nm(Ex/Em）处有一个峰，这是类腐殖酸样荧光峰A和峰C的积分[34]，该类物质分子量较高，被认为主要由有机质产生，在水体FDOM中比较常见。PARAFAC组分C4(Ex/Em=275/300 nm）具有一个激发峰和发射峰，该组分类似酪氨酸的峰B组分[34-35]。组分C4主要来源于自生源过程，可生物降解，常游离或结合在蛋白质中，与色氨酸的产生及降解过程类似。三维荧光-平行因子分析结果表明，川西高寒土壤样品DOM几乎包含所有类型的溶解氨基酸（酪氨酸和色氨酸样成分）。在川西高寒土壤DOM中，PARAFAC组分C4和C2（蛋白样组分）的载荷最高，PARAFAC组分C1（富里酸样组分）的含量最低，而PARAFAC组分C3（类腐殖酸组分）介于两者之间。本研究发现川西高原高寒土壤中DOM的不同荧光组分随高寒土壤类型的变化而变化，表明DOM中不同荧光组分的相对含量可能随土壤类型而变化。蛋白样组分（C4和C2）在亚高山森林土壤中最高，在高寒草甸土壤中最低，说明其易受人类活动的影响。富里酸样组分（C1）和腐殖酸样组分（C3）结果较为类似，均在高寒泥炭湿地中最高。
分别计算各荧光峰积分相对比例，结果如图4所示。在川西高原亚高山森林土壤DOM中最高的是PeakⅡ（占比33.14%），其次是Peak I(22.51%）；高寒泥炭湿地和草甸土壤DOM组分类似，占比最高的是PeakⅢ（均超过34%），其次是PeakⅡ（均超过23%）。不同高寒土壤DOM中荧光峰积分值还是有差异性的，森林土壤DOM芳香蛋白类有机质（Peak I和PeakⅡ）占比超过55%，说明芳香蛋白类有机质是森林土壤DOM的主要组分；而高寒泥炭湿地土壤和高寒草甸土壤DOM中PeakⅢ组分占比最高，说明在泥炭湿地和草甸土壤DOM中富里酸类有机质比例最高，这与上文中的相关结果是一致的。图4 高寒土壤DOM荧光峰积分相对比例
【参考文献】：
期刊论文
[1]川西高原河流水体CDOM的光化学降解特性[J]. 刘堰杨,孙辉,刘琛,王小沁. 环境科学. 2019(12)
[2]岷江上游水体中DOM光谱特征的季节变化[J]. 范诗雨,秦纪洪,刘堰杨,孙辉. 环境科学. 2018(10)
[3]基于三维荧光及平行因子分析的川西高原河流水体CDOM特征[J]. 刘堰杨,秦纪洪,刘琛,孙辉,唐翔宇,范诗雨. 环境科学. 2018(02)
[4]两个水库型湖泊中溶解性有机质三维荧光特征差异[J]. 卢松,江韬,张进忠,闫金龙,王定勇,魏世强,梁俭,高洁. 中国环境科学. 2015(02)
[5]太湖有色可溶性有机物荧光的空间分布及其与吸收的关系[J]. 张运林,秦伯强,龚志军. 农业环境科学学报. 2006(05)
[6]土壤活性有机碳库测定方法研究进展[J]. 杨丽霞,潘剑君. 土壤通报. 2004(04)
本文编号：3605456
【文章来源】：四川农业大学学报. 2020,38(03)北大核心CSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
目标区域和采样地点的示意图
PARAFAC组分C1在Ex/Em波长为250/450 nm和300/540 nm处显示出两个峰（图2），该光谱特征被认为是富里酸样荧光组分[29-30]。组分C1分子量较低，在湿地、农业环境中比较常见。组分C1主要来自陆地有机前体，例如土壤提取物，森林溪流，湿地和落叶[31-32]，降水通常导致C1组分含量的增加[33]。PARAFAC组分C2在285/335 nm(Ex/Em）处显示出主要峰，该峰被认为是色氨酸样的T峰[34]，该类物质被认为是土壤内源的微生物活动和转化过程产生的类蛋白物质，通常在人为输入影响的水生环境中检测到该组分。PARAFAC组分C3的EEM光谱在270/500 nm(Ex/Em）处有一个峰，这是类腐殖酸样荧光峰A和峰C的积分[34]，该类物质分子量较高，被认为主要由有机质产生，在水体FDOM中比较常见。PARAFAC组分C4(Ex/Em=275/300 nm）具有一个激发峰和发射峰，该组分类似酪氨酸的峰B组分[34-35]。组分C4主要来源于自生源过程，可生物降解，常游离或结合在蛋白质中，与色氨酸的产生及降解过程类似。三维荧光-平行因子分析结果表明，川西高寒土壤样品DOM几乎包含所有类型的溶解氨基酸（酪氨酸和色氨酸样成分）。在川西高寒土壤DOM中，PARAFAC组分C4和C2（蛋白样组分）的载荷最高，PARAFAC组分C1（富里酸样组分）的含量最低，而PARAFAC组分C3（类腐殖酸组分）介于两者之间。本研究发现川西高原高寒土壤中DOM的不同荧光组分随高寒土壤类型的变化而变化，表明DOM中不同荧光组分的相对含量可能随土壤类型而变化。蛋白样组分（C4和C2）在亚高山森林土壤中最高，在高寒草甸土壤中最低，说明其易受人类活动的影响。富里酸样组分（C1）和腐殖酸样组分（C3）结果较为类似，均在高寒泥炭湿地中最高。
分别计算各荧光峰积分相对比例，结果如图4所示。在川西高原亚高山森林土壤DOM中最高的是PeakⅡ（占比33.14%），其次是Peak I(22.51%）；高寒泥炭湿地和草甸土壤DOM组分类似，占比最高的是PeakⅢ（均超过34%），其次是PeakⅡ（均超过23%）。不同高寒土壤DOM中荧光峰积分值还是有差异性的，森林土壤DOM芳香蛋白类有机质（Peak I和PeakⅡ）占比超过55%，说明芳香蛋白类有机质是森林土壤DOM的主要组分；而高寒泥炭湿地土壤和高寒草甸土壤DOM中PeakⅢ组分占比最高，说明在泥炭湿地和草甸土壤DOM中富里酸类有机质比例最高，这与上文中的相关结果是一致的。图4 高寒土壤DOM荧光峰积分相对比例
【参考文献】：
期刊论文
[1]川西高原河流水体CDOM的光化学降解特性[J]. 刘堰杨,孙辉,刘琛,王小沁. 环境科学. 2019(12)
[2]岷江上游水体中DOM光谱特征的季节变化[J]. 范诗雨,秦纪洪,刘堰杨,孙辉. 环境科学. 2018(10)
[3]基于三维荧光及平行因子分析的川西高原河流水体CDOM特征[J]. 刘堰杨,秦纪洪,刘琛,孙辉,唐翔宇,范诗雨. 环境科学. 2018(02)
[4]两个水库型湖泊中溶解性有机质三维荧光特征差异[J]. 卢松,江韬,张进忠,闫金龙,王定勇,魏世强,梁俭,高洁. 中国环境科学. 2015(02)
[5]太湖有色可溶性有机物荧光的空间分布及其与吸收的关系[J]. 张运林,秦伯强,龚志军. 农业环境科学学报. 2006(05)
[6]土壤活性有机碳库测定方法研究进展[J]. 杨丽霞,潘剑君. 土壤通报. 2004(04)
本文编号：3605456
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