为探讨施用增效肥料后对土壤富里酸(FA)荧光特性及腐殖化程度的影响, 在黑龙江省黑河市嫩江县和爱辉区两个试验区采取相同施肥处理, 设置5个处理组: 平衡施肥(NE)、 平衡施肥减量25%(CK) 、 平衡施肥减量25%+纳米碳增效剂(T1)、 平衡施肥减量25%+沸石增效剂(T2)、 平衡施肥减量25%+生物炭增效剂(T3), 分析土壤中FA荧光光谱特性的变化情况。 三维荧光区域积分（FRI）方法不同肥料处理区域Fmax相对含量的变化表明, 施用增效肥料可以提高土壤腐殖化程度, 其中T2＞T1＞T3＞NE＞CK, 沸石增效处理对于提高土壤腐殖化程度、 提高土壤的供肥水平表现最为显著, 其在嫩江试验区的可见荧光FA区域Ⅴ与紫外荧光FA区域Ⅲ所对应的物质相对含量的比值（PⅤ, ｎ/PⅢ, ｎ）较CK处理提高了5.81%, 根据平行因子分析方法将土壤FA分为C1组分和C2组分, 其中C2组分与C1组分Fmax的比值（C2/C1）较CK处理提高了22.09%; 在爱辉试验区的PⅤ, ｎ/PⅢ, ｎ较CK处理提高了4.65%, C2/C1较CK处理提高了20.93%; 根据平行因子分析（PARAFAC）结果, 各处理土壤FA可分为C1和C2两个组分, C1组分为类富里酸(Ex/Em=230 nm, 320/410 nm), C2组分为类胡敏酸(Ex/Em=265/465 nm), 施用三种增效肥料均可以提高土壤的供肥能力, 其中NE＞T2＞T1＞T3＞CK。 与CK处理相比, T1, T2和T3三个增效处理中, T2增效处理的提升作用最为明显, 采用沸石作为肥料增效剂对于土壤FA的积极作用要优于纳米碳和生物炭, 因此长期施用沸石增效肥料可有效提高土壤供肥能力, 能够改善土壤生态环境。

堆肥是小麦秸秆资源化利用重要的途径之一, 然而目前关于秸秆单一物料堆肥的研究较少。 水溶性有机物（DOM）被普遍认为是堆肥中最活跃的有机组分, 因此探讨DOM的演变特征可有效评价秸秆的腐熟过程。 以小麦秸秆好氧堆肥过程中的DOM为研究对象, 利用总有机碳、 紫外-可见光光谱（UV-Vis）、 三维荧光光谱（EEM）结合平行因子（PARAFAC）分析方法, 阐明小麦秸秆堆肥过程中DOM的含量、 结构和组成的演变特征。 结果表明: 堆肥过程中DOM的有机碳含量降低了23%, 说明DOM是堆肥中活跃的有机质组分。 值得注意的是, 堆肥前期DOM微生物降解最为剧烈。 UV-Vis谱图显示DOM光谱随堆肥进行不断降低, 表明堆肥过程芳香族物质不断降解。 EEM光谱显示出显著的荧光峰演变趋势, 由堆肥前期较强的类蛋白荧光峰（D, E）演变为堆肥后期较强的类腐殖质荧光峰（H）, 表明堆肥过程DOM的物质组成发生改变。 通过光谱参数SUVA254和HIX的观测, 发现随着堆肥进行, DOM的芳香度和腐殖化程度呈现动态变化, 整体呈增强趋势。 由此可推测堆肥过程DOM降解的成分主要为非腐殖质, 而腐殖质类物质的相对含量则不断提升、 整体芳构化和腐殖化程度增加。 EEM-PARAFAC进一步定量分析了DOM组分的演变特征。 随着堆肥的进行, DOM中的类蛋白物质（C3）相对含量显著降低（~46%）, 而类富里酸（C1）和类腐殖酸（C2）物质相对含量分别提高了45%和80%。 DOM中的组成由堆肥初期的C1∶C2∶C3=41∶17∶42演变成堆肥后期的53∶27∶20。 结果揭示出堆肥过程中类蛋白物质发生显著的降解, 而类腐殖质则由于分子聚合生成作用和微生物降解速率较慢等因素逐渐演变成堆肥DOM的主要组分。 相关性分析结果显示HIX与C1和C2均呈现极显著正相关（r=0.806~0.853）, 表明腐殖化指数(HIX)可有效指示DOM的腐殖质物质组成。 本研究结果可为进一步优化小麦秸秆堆肥条件, 改善秸秆有机肥质量提供科学依据。

为了探究添加钙基膨润土(CB)对猪粪好氧堆肥过程中水溶性有机物(DOC)动态变化的影响, 向猪粪和木屑混合物料中添加不同质量比的CB, 采用自制的强制通风好氧发酵装置, 进行了为期60天的好氧堆肥试验。 定期采集堆肥样品并进行冷冻干燥, 通过紫外-可见光谱(UV-Vis), 傅里叶变换红外光谱(FTIR)和荧光光谱(FS)相结合的方法, 对堆肥样品中DOC光谱特征的变化进行研究。 结果表明, 在堆肥过程中DOC呈降低趋势, 且随着CB添加量的增多, DOC的降解率为49.11%~62.92%； 堆肥DOC相应的UV-Vis和FS光谱分析显示, 类腐殖质的特征峰强度不断升高, 而碳水化合物、 类蛋白的特征峰强度逐渐降低； 且与对照相比, 添加钙基膨润土使类腐殖质特征峰的强度增大, 峰位置红移。 堆肥结束时, 相较于对照, 添加CB处理的光谱特征参数SUVA254, SUVA280和腐殖化系数分别增加了16.51%~47.72%, 8.58%~44.02%和23.16%~88.22%, 且5%添加比例最佳, 这被FTIR解析峰密度进一步证实； 相关性分析显示, SUVA254与堆肥腐熟度呈极显著相关, 可指示堆肥腐熟度。 综上所述, 随着堆肥的进行, 有机物由非腐殖质向腐殖质转化, DOC的分子质量及芳构化程度逐渐增加, 且添加CB对这一过程具有促进作用, 并以5%添加比例最佳。

为探讨水热条件对农田黑土富里酸(FA)腐殖化程度的影响, 选取黑龙江省不同纬度带黑土区域北安、 海伦、 宾县、 双城的农田土壤, 对其腐殖物质进行分组测定, 且分析了富里酸的荧光光谱特性。 结果表明: 从北向南, 随着水热分布强度增加, 农田黑土腐殖酸含量依次降低, 北安为990 g·kg-1、 海伦为871 g·kg-1、 宾县为548 g·kg-1、 双城为470 g·kg-1, 胡富比显著降低, 分别为146, 142, 080和074; 不同区域富里酸三维荧光图谱差异值分析表明, 与北安相比, 其它区域Peak A和Peak C荧光强度均明显减少, 区域积分(FRI)方法表明, 从北向南, 可见光区类富里酸物质含量显著下降; 平行因子分析(PARAFAC)表明, 各区域土壤FA可以分为相对分子质量较小、 结构简单的C1及分子结构相对复杂、 缩合度较高的C2两个组分, 随着水热梯度增加, C1组分明显增加, 而C2组分则呈相反趋势, C1组分的增加主要来源于C2组分降解的中间产物, 且较高比例的C1组分促进了FA在土壤中分解; 二维同步扫描图谱表明, 随着纬度降低, FA结构趋于简单化, 黑土中FA分解途径是组分中分子量较大、 结构复杂的物质优先裂解, 形成结构相对简单的、 缩合度较高的小分子化合物, 然后进一步彻底分解。 综上, 北安、 海伦、 宾县、 双城农田黑土的FA浓度及腐殖化程度呈下降趋势; 水热梯度增加, 不利于土壤中FA积累, 加速了土壤FA流失。

重金属是土壤中最具代表性的污染物之一, 重金属的赋存形态直接关系到其生理毒性和迁移行为, 是重金属污染研究的重要方向。 重金属形态与环境条件关系密切, 鉴于土壤系统的高度复杂性, 相近条件下的重金属形态转化行为也可能不尽相同。 相关研究目前尚未有统一定论, 成为有待验证的理论问题。 在实验了解秸秆腐殖化DOM性质 (紫外光谱、 三维荧光光谱和红外光谱) 的基础上, 借助Tessier连续提取-AAS法分析DOM作用下铅的形态转化规律, 据此建立溶解性有机碳 (DOC) 与有机结合态铅的线性关系, 并辅以FTIR明确DOM官能团对铅形态转化的贡献。 结果发现: DOM紫外吸收主峰位于229 nm处, 荧光组分集中于λex/em=250/350 nm, λex/em=250/450 nm和λex/em=330/450 nm区域, 归属为紫外区类富里酸和可见光区类腐殖酸荧光峰。 DOM的官能团组成比较复杂, —OH, CO, N—H等振动峰比较明显。 DOM能够影响黄土铅的赋存形态, 其存在有助于降低可交换态、 铁锰氧化态和残渣态铅含量, 但对碳酸盐结合态铅含量影响甚微。 DOC含量与有机结合态铅含量正相关(r=0.691 8), 表明DOM可以有效络合铅离子;DOM中的—OH, CO, —COOH等基团对铅离子的形态转化具有关键作用。

秸秆还田是秸秆资源化和减量化的主要途径之一, 是国家“十二五”期间的重要政策导向。 还田秸秆能够发生天然腐殖化, 逐步完成溶解性有机质(DOM)的生成和转化过程。 现阶段, 针对黄土地区环境因子对秸秆腐殖化调控作用的研究较少, 从荧光光谱角度分析腐殖化组分与金属离子的结合特性也有待完善。 以荧光光谱法为切入点, 探讨温度和铅离子对秸秆腐殖化DOM三维荧光光谱峰位和峰强的影响, 借助修正型Stern-Volmer方程推算Pb(Ⅱ)-DOM的配位参数, 辅以Van’t Hoff方程揭示结合过程的热力学特性。 结果表明: 腐殖化温度没有引起DOM荧光峰位的明显偏移, 三维荧光光谱中没有发现新荧光峰的出现或已有荧光峰的消失, 荧光峰强随温度的升高而降低。 铅离子浓度的增加导致DOM主要荧光峰强下降, 这是铅离子对DOM组分的荧光猝灭作用。 经修正型Stern-Volmer方程计算可知: 铅离子对可见光区类富里酸组分的配位能力最强, 较大的配位荧光基团比例f值暗示DOM中较多的活性基团与铅离子发生配位作用, 猝灭机理以静态猝灭为主。 配位过程自发、 吸热, 反应体系分子组成的复杂性和无序度较低。 三维荧光光谱能够有效揭示温度和铅离子对秸秆腐殖化DOM性质的影响。

秸秆是农业生产的主要副产物,也是农业面源污染的新源头.秸秆还田能有效解决其减量化和资源化利用问题,国家“十二五”规划已明确提出“加大秸秆还田力度,保障农业的稳产、增产和可持续发展”.现阶段,对于典型地区不同环境条件下还田秸秆腐殖化行为的研究不多,同时对于腐殖化组分的精细化检测和分析也有待加强.针对黄土区秸秆还田问题,以紫外光谱法和荧光光谱法为切入点,分析pH值对腐殖化产物溶解性有机质(Dissolved organic matter,DOM) 性质的影响,深度揭示秸秆腐殖化过程的内在本质.结果表明:在200～700 nm波长范围内,DOM的紫外吸收强度先增加后减小,主要吸收峰出现于240 nm附近.相对于中性(pH 7)体系,酸性(pH 6)和碱性(pH 8和9) 条件下的最大吸收波长λmax值红移.SUVA254,E3/E4和A253/A203比值的规律性变化说明反应体系腐殖化程度较低,这与秸秆腐殖化周期较短有关.黄土浸提液DOM的荧光峰主要位于λex/em=250/330和λex/em=325/450区域,分别归属为紫外区类富里酸荧光峰和可见光区类富里酸和腐殖酸类物质荧光峰.随着腐殖化体系pH值的升高,荧光峰位发生红移,表明DOM苯环结构逐渐增多,共轭度有所增加,同时在λex/em=250/450附近检测到新荧光峰.pH值对荧光强度的影响主要体现在紫外区类富里酸荧光峰,峰强先升高后下降,而对可见光区荧光峰强影响不大,这与浸提液的缓冲效应、荧光猝灭(或副反应)和DOM组分结构有关.紫外光谱和荧光光谱能够一定程度上阐释pH值对秸秆腐殖化DOM性质的影响。

荧光是由具有芳香结构或共轭生色团以及未饱和脂肪链的物质产生的, 可以评价土壤腐殖化程度。 该技术广泛用于检测土壤腐殖质水溶液荧光, 很少用于直接检测土壤固体表面荧光。 本文选取乌梁素海周围盐角草、 碱蓬、 盐爪爪和苦豆子群落的土壤作为研究对象, 分别采集0～20, 20～40和40～60 cm的12个混合土样, 分析土壤固体表面荧光光谱特征, 提出一个基于固体表面荧光光谱的土壤腐殖化指数(HIXSSF), 并与I400/I360, I465/I399和A4/A1等常规腐殖化指数有显著的线性正相关。 盐角草和碱蓬群落的HIXSSF比盐爪爪和苦豆子群落的小, 并且随土层深度变化小。 腐殖化指数与土壤盐度有显著的线性负相关, 土壤腐殖化程度随盐度的减小而增强。 HIXSSF不仅表征土壤腐殖化程度, 而且表征土壤盐碱化进程.