氮沉降对毛竹林土壤可溶性有机质数量与光谱学特征的影响
发布时间：2021-07-28 21:31
中国亚热带是受氮沉降影响最严重的地区之一.土壤可溶性有机质（DOM）被认为是土壤有机质的重要指标,氮沉降可能通过改变微生物活性导致土壤DOM质量和数量的变化.本研究以亚热带毛竹林为研究对象,设置对照、低氮和高氮3个水平,进行为期3年的施氮处理,探究氮添加对土壤DOM含量、光谱学特征和微生物胞外酶活性的影响.结果表明:与对照相比,施氮后土壤pH、可溶性有机碳、可溶性有机氮含量和芳香化指数无显著变化,而腐殖化指数随施氮量的增加显著增加,微生物酶活性也随着施氮量的增加呈现先升高后下降的趋势.傅里叶红外光谱结果显示,土壤DOM在7个区域的相似位置存在吸收峰,其中,1000～1260 cm-1的吸收峰最强,表明施氮处理后,土壤中多糖类、醇类、羧酸类及酯类物质增加.三维荧光光谱结果表明,施氮处理后,土壤DOM结构有显著改变,表现在低分子物质如类蛋白质物质和微生物代谢产物减少,而高分子物质如类腐殖质物质显著增加.总的来说,施氮使得土壤氮与微生物需求相适应,促进微生物分解DOM中易降解的物质,土壤DOM结构更加复杂,短期氮沉降可能有利于土壤肥力的改善.
【文章来源】：应用生态学报. 2019,30(05)北大核心CSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
施氮处理下土壤DOM荧光发射光谱图Fig．1FluorescenceemissionspectraofsoilDOMunderN
标IndicatorCTLNHN芳香化指数AI(L·mg－1·cm－1)0．27±0．05a0．30±0．10a0．23±0．04a腐殖化指数HIXem1．75±0．09c3．04±0．39a2．39±0．35b腐殖化指数HIXsyn0．21±0．07ab0．33±0．06a0．20±0．05b壤DOM的波峰所对应的波长主要集中在427～435nm，LN处理下，DOM波峰所对应的波长最大．CT在352nm处出现波峰，施氮处理后该波峰消失．2.3.3施氮对土壤DOM同步荧光光谱特征的影响同步荧光光谱中，3种处理土壤DOM样品的特征峰主要有3个(图2)，分别为:1)代表类蛋白质基团，如芳香氨基酸等;2)代表芳香性脂肪族基团;3)λEx=450～453nm，代表木质素类基团［14］．各处理产生特征峰的位置大致相同，但相对峰面积不同．总体图2施氮处理下土壤DOM荧光同步光谱图Fig．2SynchronousfluorescencespectraofsoilDOMunderNapplication．上，CT在λEx=285～290nm和349～381nm两个波长附近的相对峰面积均较大．HN在285～290nm处峰面积最小，LN在349～381nm处峰面积最小．2.3.4施氮对土壤DOM傅里叶红外光谱特征的影响各处理间，DOM的红外光谱吸收峰位置基本一致，主要出现在7个区域(表1)，但透光度强弱有所差异(图3)．其中，3300～4000、1000～1200、470～538cm－1处存在较强的吸收峰．在CT和LN处理下，1000～1200cm－1附近存在一个强而宽的吸收峰．而HN处理下，在1000～1200cm－1处吸收峰变弱．总体而言，施氮处理使大多数的吸收峰都有所增强(HN处理下912cm－1和470～538cm－1处吸收峰除外)．LN
］．各处理产生特征峰的位置大致相同，但相对峰面积不同．总体图2施氮处理下土壤DOM荧光同步光谱图Fig．2SynchronousfluorescencespectraofsoilDOMunderNapplication．上，CT在λEx=285～290nm和349～381nm两个波长附近的相对峰面积均较大．HN在285～290nm处峰面积最小，LN在349～381nm处峰面积最小．2.3.4施氮对土壤DOM傅里叶红外光谱特征的影响各处理间，DOM的红外光谱吸收峰位置基本一致，主要出现在7个区域(表1)，但透光度强弱有所差异(图3)．其中，3300～4000、1000～1200、470～538cm－1处存在较强的吸收峰．在CT和LN处理下，1000～1200cm－1附近存在一个强而宽的吸收峰．而HN处理下，在1000～1200cm－1处吸收峰变弱．总体而言，施氮处理使大多数的吸收峰都有所增强(HN处理下912cm－1和470～538cm－1处吸收峰除外)．LN处理下，土壤DOM吸收峰最强烈．2.3.5施氮对土壤DOM三维荧光的影响根据Chen等［26］提出的荧光区域积分法，将图谱划分为5个区域(图4)．土壤DOM荧光峰主要位于3个比较大的区域，即Ⅱ区(λEx和λEm分别在200～250和330～380nm)的类芳香族蛋白质荧光峰a、Ⅳ区(λEx和λEm分别在250～280和280～380nm)的类溶解性微生物代谢产物荧光峰c和Ⅴ区(λEx和λEm分别在＞250和380～550nm)的类腐殖酸物质荧光峰d．LN处理下，c峰面积减小，而HN处理下的a峰和c峰完全消失．2.4土壤AI、HIX的相关性分析由图5可以看出，HIXem与
【参考文献】：
期刊论文
[1]氮沉降对中亚热带米槠天然林微生物生物量及酶活性的影响[J]. 周嘉聪,刘小飞,郑永,纪宇皝,李先锋,徐鹏程,陈岳民,杨玉盛. 生态学报. 2017(01)
[2]氮沉降对杉木人工幼林土壤溶液可溶性有机物质浓度及光谱学特征的影响[J]. 元晓春,陈岳民,袁硕,郑蔚,司友涛,元志鹏,林伟盛,杨玉盛. 应用生态学报. 2017(01)
[3]戴云山国家级自然保护区大气氮沉降特点[J]. 袁磊,李文周,陈文伟,张金波,蔡祖聪. 环境科学. 2016(11)
[4]更新方式对亚热带森林土壤溶液可溶性有机质数量及化学结构的影响[J]. 元晓春,林伟盛,蒲晓婷,杨智榕,郑蔚,陈岳民,杨玉盛. 应用生态学报. 2016(06)
[5]模拟氮沉降对华西雨屏区天然常绿阔叶林凋落物木质素和纤维素降解的影响[J]. 周世兴,黄从德,向元彬,韩博涵,肖永翔,唐剑东. 应用生态学报. 2016(05)
[6]中亚热带森林转换对土壤可溶性有机质数量与光谱学特征的影响[J]. 刘翥,杨玉盛,朱锦懋,谢锦升,司友涛. 生态学报. 2015(19)
[7]模拟氮沉降对华西雨屏区慈竹林土壤活性有机碳库和根生物量的影响[J]. 涂利华,胡庭兴,张健,李仁洪,何远洋,田祥宇,肖银龙,景建飞. 生态学报. 2010(09)
[8]新疆绿洲棉花长期连作对土壤理化性状与土壤酶活性的影响[J]. 刘建国,张伟,李彦斌,孙艳艳,卞新民. 中国农业科学. 2009(02)
[9]陆地生态系统中水溶性有机质的环境效应[J]. 黄泽春,陈同斌,雷梅. 生态学报. 2002(02)
本文编号：3308685
【文章来源】：应用生态学报. 2019,30(05)北大核心CSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
施氮处理下土壤DOM荧光发射光谱图Fig．1FluorescenceemissionspectraofsoilDOMunderN
标IndicatorCTLNHN芳香化指数AI(L·mg－1·cm－1)0．27±0．05a0．30±0．10a0．23±0．04a腐殖化指数HIXem1．75±0．09c3．04±0．39a2．39±0．35b腐殖化指数HIXsyn0．21±0．07ab0．33±0．06a0．20±0．05b壤DOM的波峰所对应的波长主要集中在427～435nm，LN处理下，DOM波峰所对应的波长最大．CT在352nm处出现波峰，施氮处理后该波峰消失．2.3.3施氮对土壤DOM同步荧光光谱特征的影响同步荧光光谱中，3种处理土壤DOM样品的特征峰主要有3个(图2)，分别为:1)代表类蛋白质基团，如芳香氨基酸等;2)代表芳香性脂肪族基团;3)λEx=450～453nm，代表木质素类基团［14］．各处理产生特征峰的位置大致相同，但相对峰面积不同．总体图2施氮处理下土壤DOM荧光同步光谱图Fig．2SynchronousfluorescencespectraofsoilDOMunderNapplication．上，CT在λEx=285～290nm和349～381nm两个波长附近的相对峰面积均较大．HN在285～290nm处峰面积最小，LN在349～381nm处峰面积最小．2.3.4施氮对土壤DOM傅里叶红外光谱特征的影响各处理间，DOM的红外光谱吸收峰位置基本一致，主要出现在7个区域(表1)，但透光度强弱有所差异(图3)．其中，3300～4000、1000～1200、470～538cm－1处存在较强的吸收峰．在CT和LN处理下，1000～1200cm－1附近存在一个强而宽的吸收峰．而HN处理下，在1000～1200cm－1处吸收峰变弱．总体而言，施氮处理使大多数的吸收峰都有所增强(HN处理下912cm－1和470～538cm－1处吸收峰除外)．LN
］．各处理产生特征峰的位置大致相同，但相对峰面积不同．总体图2施氮处理下土壤DOM荧光同步光谱图Fig．2SynchronousfluorescencespectraofsoilDOMunderNapplication．上，CT在λEx=285～290nm和349～381nm两个波长附近的相对峰面积均较大．HN在285～290nm处峰面积最小，LN在349～381nm处峰面积最小．2.3.4施氮对土壤DOM傅里叶红外光谱特征的影响各处理间，DOM的红外光谱吸收峰位置基本一致，主要出现在7个区域(表1)，但透光度强弱有所差异(图3)．其中，3300～4000、1000～1200、470～538cm－1处存在较强的吸收峰．在CT和LN处理下，1000～1200cm－1附近存在一个强而宽的吸收峰．而HN处理下，在1000～1200cm－1处吸收峰变弱．总体而言，施氮处理使大多数的吸收峰都有所增强(HN处理下912cm－1和470～538cm－1处吸收峰除外)．LN处理下，土壤DOM吸收峰最强烈．2.3.5施氮对土壤DOM三维荧光的影响根据Chen等［26］提出的荧光区域积分法，将图谱划分为5个区域(图4)．土壤DOM荧光峰主要位于3个比较大的区域，即Ⅱ区(λEx和λEm分别在200～250和330～380nm)的类芳香族蛋白质荧光峰a、Ⅳ区(λEx和λEm分别在250～280和280～380nm)的类溶解性微生物代谢产物荧光峰c和Ⅴ区(λEx和λEm分别在＞250和380～550nm)的类腐殖酸物质荧光峰d．LN处理下，c峰面积减小，而HN处理下的a峰和c峰完全消失．2.4土壤AI、HIX的相关性分析由图5可以看出，HIXem与
【参考文献】：
期刊论文
[1]氮沉降对中亚热带米槠天然林微生物生物量及酶活性的影响[J]. 周嘉聪,刘小飞,郑永,纪宇皝,李先锋,徐鹏程,陈岳民,杨玉盛. 生态学报. 2017(01)
[2]氮沉降对杉木人工幼林土壤溶液可溶性有机物质浓度及光谱学特征的影响[J]. 元晓春,陈岳民,袁硕,郑蔚,司友涛,元志鹏,林伟盛,杨玉盛. 应用生态学报. 2017(01)
[3]戴云山国家级自然保护区大气氮沉降特点[J]. 袁磊,李文周,陈文伟,张金波,蔡祖聪. 环境科学. 2016(11)
[4]更新方式对亚热带森林土壤溶液可溶性有机质数量及化学结构的影响[J]. 元晓春,林伟盛,蒲晓婷,杨智榕,郑蔚,陈岳民,杨玉盛. 应用生态学报. 2016(06)
[5]模拟氮沉降对华西雨屏区天然常绿阔叶林凋落物木质素和纤维素降解的影响[J]. 周世兴,黄从德,向元彬,韩博涵,肖永翔,唐剑东. 应用生态学报. 2016(05)
[6]中亚热带森林转换对土壤可溶性有机质数量与光谱学特征的影响[J]. 刘翥,杨玉盛,朱锦懋,谢锦升,司友涛. 生态学报. 2015(19)
[7]模拟氮沉降对华西雨屏区慈竹林土壤活性有机碳库和根生物量的影响[J]. 涂利华,胡庭兴,张健,李仁洪,何远洋,田祥宇,肖银龙,景建飞. 生态学报. 2010(09)
[8]新疆绿洲棉花长期连作对土壤理化性状与土壤酶活性的影响[J]. 刘建国,张伟,李彦斌,孙艳艳,卞新民. 中国农业科学. 2009(02)
[9]陆地生态系统中水溶性有机质的环境效应[J]. 黄泽春,陈同斌,雷梅. 生态学报. 2002(02)
本文编号：3308685
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