哈尔滨工业大学(威海) 信息科学与工程学院，山东 威海 264200
针对平行因子算法在分解三维荧光光谱中存在的模型因子数目选择流程不明确的问题，提出了核心对角矩阵-核一致函数-恒波长残差图这一改进因子数目选择流程。自行编写改进平行因子分析算法，以腐植酸作为检测物质验证该因子数目选择流程的准确性。结果表明，结合改进流程，在激发光和发射光分别在350～450 nm/350 ～620 nm、因子数为4时，核心对角矩阵分布满足需求，核一致函数为52%，在标准区间内，拟合图残差最小，分解效果最优。相较于使用单一方法进行判断，上述组合选择流程逻辑性更强，准确性更高，在实际应用中可以快速确定因子数目。4个因子分别是两个位于为360～370 nm/450～500 nm和350～360 nm/450～500 nm的类腐植酸A类因子、一个位于365～375 nm/475～525 nm的类腐植酸C类因子、一个位于380～390 nm/475～525 nm处的土壤富里酸因子，同时通过分析不同浓度腐植酸的溶液，发现当浓度由20 mg/L增至200 mg/L时，因子的组成和贡献率差别不大，即浓度变化并未改变溶液性质。
三维荧光光谱 平行因子分析 腐殖质 three dimensional fluorescence spectroscopy parallel factor analysis humus 红外与激光工程
2021, 50(S2): 20210362
1 黑龙江省农业科学院土壤肥料与环境资源研究所, 黑龙江省土壤环境与植物营养重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150086
2 黑龙江省农业科学院博士后科研工作站, 黑龙江 哈尔滨 150086
3 北京市农林科学院植物营养与资源研究所, 北京 100097
土壤有机质是土壤的重要组成部分, 在土壤肥力、 环境保护、 农业可持续发展等方面都具有重要作用。 腐殖质作为土壤有机质的主体, 对土壤的一系列性质和形态产生影响, 其数量、 组成和性质可以反映一定的成土条件和过程, 是土壤肥力的重要指标。 由于腐殖质分子组成的不确定性, 各种方法均存在一定的局限性, 优化寻求更为准确可靠的腐殖酸表征方法已成为当前研究的热点。 施肥方式改变土壤中胡敏酸的组成与结构, 但短期的影响程度难以用常规的测定技术检测出来。 利用38年的黑土长期定位试验, 通过腐殖质组分HA的分离和纯化, 多种光谱分析方法的联合应用, 从物质结构的角度分析土壤中单施有机肥和有机无机肥配施对黑土HA有机化合物的分子结构变化的影响。 分析显示, M和MNPK施肥处理较CK处理均可提高土壤有机碳和HA含量, 增加土壤中HA的总反应热、 中温放热值、 2920/1720值、 脂族C含量、 f450/500值, 表明单施有机肥和有机无机肥配施后土壤HA芳构化程度降低, 脂族含量增加, 结合简单化, 但M施肥处理增加幅度小于MNPK施肥处理。 分析结果表明: 多种光谱技术的联合应用, 可以相互认证其结果的准确性。 同时试验结果也证明有机无机肥配施较单施有机肥, 更能提高土壤有机碳和土壤HA的脂族C含量, 增加作物产量, 培肥地力。
黑土 土壤腐殖质 光谱学测定 变化特征 Black soil Soil humus Spectrometric determination Change characteristics
1 吉林农业大学资源与环境学院, 吉林 长春 130118
2 吉林市农业技术推广中心, 吉林 吉林 132013
3 沧州市农林科学院, 河北 沧州 061000
应用红外光谱研究微生物对黑土添加麦秸后腐殖质结构特征变化的影响。 结果表明: (1)土壤水溶性物质(WSS)的结构和官能团数量受微生物影响较大。 细菌有利于提高WSS中脂肪族烷烃类物质含量, 其他处理结果相反。 (2)放线菌在减少土壤富里酸(FA)羟基含量的能力最强, 而真菌对FA的“净生成”能力最强, 其有利于提高土壤FA中羧基和碳水化合物的含量。 除混合菌外, 其他处理均有利于土壤FA中多糖的降解, 且速率大于脂类分解。 (3)除混合菌外, 其他处理均有利于降低土壤胡敏酸(HA)中脂肪族烷烃类物质的数量。 真菌可有效提高土壤HA的羧基含量, 而细菌作用相反。 微生物可消耗和利用HA中的多糖类物质, 促使植物残体类腐殖质向土壤成熟腐殖质转化。
微生物 黑土 腐殖质 红外光谱 Microorganism Black soil Humus FTIR 光谱学与光谱分析
2012, 32(9): 2409
1 中国科学院沈阳应用生态研究所, 辽宁 沈阳110016
2 中国科学院研究生院, 北京100049
3 中国农业科学院棉花研究所, 河南 安阳455000
采用重铬酸钾容量法和红外光谱(FTIR）法分析了转基因抗虫棉花残体降解后的土壤腐殖质组分富里酸(FA）、 胡敏酸(HA）和胡敏素(HM）的含量和结构特征。 结果表明, 棉花残体的降解使土壤各腐殖质组分含量增加, 胡敏素的相对含量增加最大, 胡敏酸次之, 富里酸最小。 与相应非转基因对照相比, 转Bt基因棉花残体处理土壤各腐殖质组分含量降低, 转双价基因棉花SGK321处理含量增高, 转双价基因棉花Z41处理含量相当。 各腐殖质组分的光谱特征显示, 棉花残体的添加使土壤腐殖质中含氧基团减少、 烷基与酰胺化合物的比例有所降低; 不同转基因品种间棉花残体降解形成腐殖质的速度存在差异, 转Bt基因棉花残体较其对照慢, 转双价基因棉花SGK321残体较其对照快, 转双价基因棉花Z41残体与其对照相当。
红外光谱 转基因棉花 土壤腐殖质 降解 FTIR Transgenic cotton Soil humus Degradation Bt Bt CpTI CpTI
1 中国科学院沈阳应用生态研究所, 应用土壤生物化学组, 辽宁 沈阳110016
2 中国科学院寒区旱区工程与环境研究所, 甘肃 兰州730009
3 东北大学理学院, 辽宁 沈阳110004
采用红外光谱法探讨了有机肥以及有机肥与化学肥料配合施用26年对棕壤腐殖质及其组分富里酸和胡敏酸的结构变化。 结果表明, 采用红外光谱仪测定肥料施用对腐殖质及腐殖质组分富里酸和胡敏酸结构的影响是可行的。 施肥26年后, 不同处理肥料施用后腐殖质具有基本一致的结构; 在某些特征峰吸收强度上有不同程度的差异, 反映了不同肥料处理对土壤腐殖质的结构单元和官能团数量及组成有明显的影响。 不同施肥处理胡敏酸也存在一些差别。 红外光谱解析表明, 与CK相比, 施用有机肥或氮磷钾配合施用后, 土壤腐殖质中小分子糖类物质减少, 芳族类物质增加。 试验结果证实, 施用有机肥可明显增加土壤水溶性有机物芳构化程度。 利用不同肥料处理腐殖质的红外光谱, 可以判断土壤有机质的演变程度。
棕壤 定位试验 肥料 腐殖质 结构 红外光谱特性 Brown soil Long-term located fertilizer experiments Humus Structure Far infrared spectroscopy 光谱学与光谱分析
2010, 30(5): 1210
1 中国科学院寒区旱区工程与环境研究所,甘肃 兰州 730009
2 中国科学院 沈阳应用生态研究所,辽宁 沈阳 110016
3 中国科学院 陆地生态重点实验室,辽宁 沈阳 110016
4 4. 东北大学 理学院,辽宁 沈阳 110004
5 东北大学 理学院,辽宁 沈阳 110004
采用外加热法将土壤腐殖质(HM)及其组分富里酸(FA)和胡敏酸(HA)分别氧化后,采用光度法分析固沙工程的植被恢复(51,43,32,20和0年)对腾格里沙地腐殖质及组分含量的影响;同时,采用红外光谱探讨其结构变化。 结果表明,采用可见光谱学方法测定腐殖质及组分含量是可行的,结果重现性较好(变异系数最大为7.26%),比传统容量法准确、快速、简便,具有能批量测定的优点。 随恢复年限增加,腐殖质及其组分含量呈现增加趋势,胡富比也呈现增加趋势,说明植被固定改善了土壤质量,土壤腐殖化程度增加。 傅里叶变换光谱结果表明植被恢复不同年限的沙土同一组分的红外光谱形状基本相似,但特征峰强度有明显区别。 恢复年限增加,小分子糖类物质减少,芳族类物质增加, 土壤水溶性有机物芳构化程度增加。
腾格里沙地 沙坡头试验站 沙地恢复 腐殖质 红外光谱 Tengger Sands Shapotou Research Station Ecological restoration Humus Infrared spectrum characteristics
