不同土壤管理模式下果园土壤溶解性有机物含量、组分及其光谱特征的研究.pdf

摘 要 摘 要 黄土高原作为中国主要苹果优质产区，苹果产量、品质的提升和果园可持续发展， 必然离不开适宜果树生长的果园土壤环境作为基本保障。近几年，果园覆盖成为在果 园生产中推广的土壤管理措施，包括生草覆盖、秸秆覆盖等，这是果园土壤有机质提 升和生物多样性等改善的关键性举措。土壤溶解性有机物（DOM ）对土壤碳氮起着非 常重要的作用，能够在一定程度上反映土壤质量状况。然而对于不同土壤管理模式下 果园土壤DOM 影响的研究鲜有报道。本研究采用荧光激发-发射光谱和平行因子分析 （EEM-PARAFAC ）相结合的方法，在不同外源有机物输入条件下，分析了渭北黄土 高原苹果园不同土壤管理模式土壤 DOM 含量、组分和光谱特征，以期为果园土壤质 量的提升和果园土壤管理的评价提供数据和理论支持。本研究主要结果如下： （1）不同覆盖措施土壤DOM 在含量、组成及来源差异性明显。不同覆盖措施下， 土壤有机碳（SOC ）和溶解性有机碳（DOC ）总含量在0-100 cm 依次为秸秆覆盖（CS ）> 黑麦草种植（RE ）> 清耕（CT ），且SOC 和DOC 含量均随着土层深度的增加而降低。 DOC 含量随土层垂直分布的规律不是土壤淋溶引起的，而是有机质输入不同； EEM-PARAFAC 鉴定出3 种腐殖酸类物质 （C1、C2、C3 ）和2 种类蛋白类物质 （C4、 C5 ），清耕处理没有 C3 和 C5 组分。C3 为输入的新有机物质的微生物降解产物，C5 为新有机物质供养的微生物分泌的有机物质；荧光光谱表明，秸秆处理类腐殖质化合 物是土壤DOM 的主要组分；荧光指数（FI ）表明陆源DOM 比重依次为清耕 > 黑麦 草种植 > 秸秆覆盖，且随着土层深度逐渐减弱，而微生物衍生有机质的相对贡献增加。 腐殖化系数 （HIX ）表明DOM 腐殖化程度为秸秆覆盖 > 黑麦草种植 > 清耕。间作覆 盖通过不同形式有机物的输入在改善土壤DOM 的含量和组分起着重要的作用。 （2 ）土壤DOM 的含量、组分及荧光特性随着生草年限呈现缓慢、快速至趋于平 衡的动态演变特征。白三叶不同生草年限处理下，总DOC 含量与0-20 cm 土层DOC 含量表现为12 年生白三叶（12-yr WC ）> 8 年生白三叶（8-yr WC ）> 4 年生白三叶（4-yr WC ）> 清耕 （CT ）。总溶解性有机氮 （DON ）含量和不同土层DON 含量在生草4 年 后增加缓慢，而在4-8 年迅速增加，8-12 年间基本不再变化；EEM-PARAFAC 鉴定出3 种腐殖酸类物质 （C1、C2、C3 ）和2 种类蛋白类物质 （C4、C5 ）；总荧光强度增加量 4-8 年最高，而8-12 年增加最小。但值得注意的是，8 年生草处理下C5 组分的荧光强 度最高；紫外指标（SUVA254 ）值为12 年生白三叶 > 8 年生白三叶 > 4 年生白三叶 > 清耕，且随着土层深度呈现降低的趋势；不同生草年限斜率比 （SR ）值随着土层深度 呈现增加的趋势；随着土层深度的增加FI 值呈现增加的趋势；除4 年生草HIX 值有较 少波动之外，HIX 值随着生草年限的增加而增加。特别地，在10-20 cm 土层各处理HIX I 西北农林科技大学硕士学位论文 最大。果园间作白三叶草后牧草生长年限及其不同程度的根系分泌功能对提高土壤 DOM 含量和组成具有非常重要的作用。 （3 ）各草种腐解过程中DOM 的释放豆科植物明显优于禾本科植物。腐解平均速率 为白三叶（WC ）> 小冠花（CV ）> 鸡脚草（OG ）。EEM-PARAFAC 将各草种腐解的 DOM 鉴定为1 个类腐殖酸组分（C1 ）和2 个类蛋白组分（C2、C3 ）；各草种腐解的过 程中类蛋白质组分的荧光强度远高于类腐殖酸组分，且C2 组分占比最高。总荧光强度 的值豆科植物白三叶和小冠花高于禾本科鸡脚草；小冠花处理在腐解的过程中微生物 源为主要来源，而白三叶和鸡脚草是混合来源，即陆生植物腐殖质和微生物源。各草 种腐解HIX 值小冠花 >