作者单位
摘要
1 镇江高等专科学校, 江苏 镇江 212028 中国科学院大学, 北京 100049
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 江西省农业技术推广中心, 江西 南昌 330046
秸秆是重要的有机资源, 研究不同钙盐对秸秆腐解过程的影响及腐解产物性质差异, 为有机物料高效利用、 高质腐熟提供理论依据和技术参考。 以水稻秸秆为供试物料, 通过添加不同类型钙盐(不添加(CK), 添加CaC2O4, Ca(OH)2, CaCO3, CaCl2, CaSO4和Ca(H2PO4)2), 进行室内秸秆腐解试验, 测定不同腐解时期(30, 60和180 d)各处理秸秆的腐解速率及腐解产物化学性质变化, 利用三维荧光光谱(3DEEM)技术和平行因子方法(PARAFAC)探究秸秆腐解产物可溶性有机质(DOM)的化学组成变化特征。 结果表明: (1)较对照而言, CaC2O4, Ca(OH)2, CaCO3和CaSO4处理秸秆碳的转化率中分别增加了25.6%, 44.1%, 33.6%和29.7%, 在CaCl2和Ca(H2PO4)2处理分别减小了76.8%和17.5%; CaC2O4和Ca(OH)2处理显著增加腐解产物pH; CaCl2和Ca(H2PO4)2处理显著增加腐解产物的电导率(EC); 在各腐解时期, CaC2O4和Ca(OH)2处理腐殖质相对含量分别高于对照3.4%~20.9%和2.3%~25.3%。 (2)通过3DEEM-PARAFAC方法分析腐解产物DOM组成, 共识别出类色氨酸(C1)、 类富里酸(C2)和类胡敏酸(C3)三种荧光组分; Ca(OH)2, CaCO3和CaC2O4处理类胡敏酸/类富里酸比值(H/F)高于CK处理, 增加了腐解产物的复杂程度; Ca(OH)2, CaCO3和CaC2O4处理腐解产物DOM的腐殖化(HIX)指数略高于CK处理, Ca(H2PO4)2, CaSO4和CaCl2处理的HIX指数显著低于CK处理。 (3)相关性分析表明, pH和EC是添加钙盐后影响秸秆腐解的主控因子, 秸秆腐解产物腐殖化程度与pH正相关, 与EC负相关。 综上所述, CaC2O4, Ca(OH)2和CaCO3处理可以促进秸秆的腐殖化进程, 提高腐解产物品质, Ca(H2PO4)2和CaCl2起相反作用, 另外pH和EC为影响秸秆腐殖化的主控因子。 该研究可为选择合适的钙盐添加剂从而促进秸秆腐解、 提高秸秆腐解产物品质提供科学参考。
钙盐 秸秆腐解产物 可溶性有机质 三维荧光光谱 平行因子分析 Calcium Salts Straw Decomposition products Three-dimensional excitation-emission matrices (3D Parallel factor analysis (PARAFAC) The dissolved organic matter (DOM) 
光谱学与光谱分析
2023, 43(7): 2301
作者单位
摘要
中国科学院南京土壤研究所/土壤与农业可持续发展国家重点实验室, 江苏 南京 210008
连作花生的土传病害问题突出, 但土传病害发生与土壤环境尤其是根际土壤中可溶性有机质(DOM)组成结构的内在联系尚不清楚。 通过在县域范围内多点采集连作地的花生健康植株和发病植株及根际土壤, 测定根际土壤性质的部分指标, 利用三维荧光光谱(3DEEM)技术和平行因子方法(PARAFAC)表征根际土DOM的组成特征, 探究花生病害对根际DOM组成的影响。 结果表明, (1)花生健康与发病植株的根际土壤可溶性有机碳(DOC)等基本特性无显著差异; (2)通过3DEEM-PARAFAC方法共识别了五种荧光组分, 包括类色氨酸蛋白质(C1)、 类富里酸(C2)、 类微生物腐殖质(C3)、 类腐殖酸(C4)和类酪氨酸蛋白质(C5), 且花生健康与发病植株的根际土壤DOM荧光组分组成存在显著差异。 健康植株根际DOM类色氨酸组分 (C1)平均占比为53.79%, 显著高于发病植株的25.72%, 其他组分则相反; 健康植株根际DOM的生物源指数(BIX)和腐殖化指数(HIX)分别为(0.95±0.03)和(1.87±0.25), 均显著高于花生病株根际的(0.82±0.02)和(0.98±0.09), 较高BIX和HIX值可能是根际健康环境发展的内在要求; (3)主坐标轴分析显示, 通过三维荧光表征的荧光特性可以显著分异健康组与发病组; (4)相关性分析表明, 花生生物量与DOM各个组分均具有显著相关性, 且与BIX、 HIX显著正相关, 而Mcknight指数与部分土壤性质密切相关; 方差分解结果显示, 花生生物量对DOM组成变异的解释率高达40%, 而土壤性质不能显著解释DOM组成的变异, 说明花生的生长状况是影响根际土壤DOM组成的重要因子。 综上所述, 花生健康状况与根际土壤DOM组成和荧光特性之间存在相互关系, 可为认识土传病害发生机理及制定科学的调控方案提供理论参考。
连作花生 健康状态 根际土壤 可溶性有机质 三维荧光光谱 平行因子分析 Continuous cropping peanuts Health status Rhizosphere soil Dissolved organic matter Three-dimensional excitation-emission matrices Parallel factor analysis 
光谱学与光谱分析
2022, 42(2): 634
李磊 1,2李忠佩 1,2刘明 1,2马晓焉 1,2唐晓雪 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室, 江苏 南京 210008
2 中国科学院大学, 北京 100049
猪场废水中物质组成与其潜在的环境效应密切相关, 研究废水中有机物的组成特征将可为制订科学的资源管理措施提供理论依据。 通过采集江西省余江县不同养殖规模(以年出栏量计)的吴杨高(WYG, 2 000头)、 成林牧业(CL, 5 000头)、 万谷(WG, 20 000头)和正邦(ZB, 24 000头)等猪场自然氧化塘内的养殖废水, 运用三维荧光(3DEEM)和平行因子分析(PARAFAC)模型研究废水中可溶性有机物(DOM)组成及其荧光特性。 结果表明, 成林和吴杨高猪场废水中化学需氧量(COD)、 全氮(TN)、 氨氮(NH+4)以及可溶性有机碳(DOC)浓度均显著高于万谷和正邦猪场。 通过3DEEM和PARAFAC建模发现, 猪场废水中可溶性有机物(DOM)主要有三个组分, 其中包括两个类蛋白质组分(C1, C2)和一个类腐殖质组分(C3)。 线性拟合结果表明, C1分别与C2, C3组分荧光强度间呈极显著正相关, 表明不同组分间可能具有相同的物质来源或变化趋势。 与养分浓度变化趋势一致, 成林和吴杨高猪场DOM组分的荧光强度显著高于万谷和正邦。 此外, C1和C2组分对猪场废水中DOM总的贡献率依次为成林(897%), 吴杨高(879%), 万谷(775%)和正邦(729%), 而C3所占比例分别为成林(103%), 吴杨高(121%), 万谷(225%)和正邦(271%)。 可见, 废水中类蛋白质组分比例明显高于类腐殖质组分。 与此同时, 荧光指数(FI370)和腐殖化指数(humification index, HIX)的变化趋势, 整体表现为正邦和万谷猪场显著高于成林和吴杨高猪场。 Pearson相关性分析表明, 不同的荧光指数受环境指标的影响存在一定差异, COD与DOC浓度分别与DOM组分荧光强度间呈极显著相关性。 综上, 不同的规模化猪场废水中养分水平在一定程度上影响着DOM组成和荧光特性的形成。
规模化猪场 废水 可溶性有机物 三维荧光光谱 平行因子分析 Scale pig farm Wastewater Dissolved organic matter Three-dimensional excitation-emission matrices (3D Parallel factor analysis (PARAFAC) 
光谱学与光谱分析
2017, 37(2): 577
李磊 1,2李忠佩 1,2刘明 1吴萌 1[ ... ]唐晓雪 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室, 江苏 南京 210008
2 中国科学院大学, 北京 100049
猪场废水排放的环境污染问题日益受到重视, 研究废水中有机物的组成结构变化将可为制订合理的污染防治措施提供科学依据。 本研究通过设置不同规模化猪场废水的室内培养试验, 在培养过程中定期采样, 采用抽滤、 冷冻干燥等方法获得可溶性有机物(DOM)固体样品; 运用FTIR光谱仪采集样品的红外谱图, 研究废水中DOM组成结构在有机分解过程中的变化。 结果表明, 不同猪场来源的废水中DOM具有类似的组成结构, 且主要由蛋白质、 脂质类、 腐殖酸、 多糖类和酚类等有机物组成。 随着培养天数的增加, 与脂质类、 蛋白质和酚类等相关的官能团含量逐渐降低并趋于稳定, 而与腐殖酸和多糖类相关的官能团显著增加直至平稳。 与初始样品相比, 培养20天后样品中DOM组成结构以腐殖酸和多糖类为主, 表明DOM的腐殖化程度有所提高。 此外, 与纤维素分子内氢键缔合的羟基(OH)相比, 纤维素分子间氢键缔合的羟基降解速率相对更快, 而以前者对微生物的降解更为敏感。 废水中DOM以酚羟基C—O的降解速率更快, 随后是芳香族COOH、 糖类C—O和酰胺羰基CO, 而糖类C—O倾向于优先被微生物所利用。 综上所述, 废水中不同的DOM组成结构在有机降解过程中的变化存在一定差异。
规模化猪场 废水 可溶性有机物 组成结构 傅里叶红外光谱 Scale pig farm Wastewater Dissolved organic matter Structural composition Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) 
光谱学与光谱分析
2016, 36(11): 3517

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