化學(xué)氮肥有機(jī)替代下設(shè)施菜地可溶性碳氮淋溶特征 徐燁紅1 2 3 巴雯雯1 2 陸 超1 3 郭德杰1 3 羅 佳1 3 馬 艷1 3 1 江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所 江蘇南京 210014 2 江蘇大學(xué)環(huán)境與安全工程學(xué)院 江蘇鎮(zhèn)江 212013 3 國家農(nóng)業(yè)環(huán)境六合觀測實驗站 江蘇南京 210014 摘要 目的 土壤可溶性碳氮淋溶是設(shè)施菜地碳氮損失的主要形態(tài) 研究不同有機(jī)物料替代部分化肥降低土 壤可溶性碳氮淋溶的效應(yīng)及其關(guān)鍵影響因子 為設(shè)施菜地氮肥科學(xué)施用提供理論依據(jù) 方法 田間淋溶試驗 在江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院六合基地的典型設(shè)施菜地開展 共設(shè)置5個處理 不施肥 CK 單施化肥 CF 秸稈有機(jī) 肥替代30 氮肥 STR 雞糞有機(jī)肥替代30 氮肥 CHI 和菇渣有機(jī)肥替代30 氮肥 MUS 分析了可溶性有 機(jī)碳 DOC 可溶性有機(jī)氮 DON 硝態(tài)氮 NO3 銨態(tài)氮 NH4 的淋失動態(tài) 采用三維熒光光譜 平行因子 分析方法 分析了可溶性有機(jī)質(zhì) DOM 的光譜結(jié)構(gòu)特征與熒光參數(shù) 解析了其與可溶性碳氮淋溶損失的偶聯(lián)關(guān) 系 結(jié)果 蔬菜全生育期不同處理可溶性總氮 TDN 淋溶總量為12 63 69 15 kg hm2 其中NO3 和DON的 占比分別為90 0 92 7 和7 21 9 72 與CF處理相比 3個有機(jī)替代處理的NO3 淋溶總量顯著降低了 30 2 53 4 以MUS處理的降幅最大 DON淋溶總量也顯著降低 以MUS處理的降幅最大 為49 1 DOC和DON的變化趨勢相反 與CF處理相比 有機(jī)替代處理的DOC淋溶總量呈現(xiàn)增加趨勢 并在CHI處理 中達(dá)到顯著水平 C 6 97 kg hm2 DOC和DON淋溶量均與微生物來源的芳香性高 腐殖化程度高的C1組分 以及通常存在于高養(yǎng)分環(huán)境中的胡敏酸類C3組分呈顯著正相關(guān) 而與分子量較小的類富里酸類物質(zhì)C4組分呈 顯著負(fù)相關(guān) 與植物殘體導(dǎo)致的類腐殖質(zhì)C2組分無顯著相關(guān)性 DOC DON TDN和NO3 淋溶量均與 DOM的熒光指數(shù) FI 自生源指數(shù) BIX 新鮮度指數(shù) 呈顯著正相關(guān) 結(jié)論 有機(jī)肥替代30 化學(xué)氮 肥條件下 雞糞有機(jī)肥處理顯著增加了淋溶液中DOM難分解C1組分的占比 從而促進(jìn)了DOC的淋溶 菇渣 和雞糞有機(jī)肥處理顯著減少了淋溶液中C3組分的占比 因而較秸稈有機(jī)肥更有利于削減DON的淋溶 上述 3種有機(jī)肥部分替代化學(xué)氮肥處理均降低了化肥氮輸入 同時減少了淋溶液DOM中難分解的胡敏酸類C3組 分 從而實現(xiàn)對可溶性無機(jī)氮和有機(jī)氮淋溶的協(xié)同阻控 綜合考慮不增加可溶性有機(jī)碳淋失和減少可溶性氮淋 溶兩方面因素 推薦采用菇渣有機(jī)肥替代30 化學(xué)氮肥 關(guān)鍵詞 有機(jī)替代 可溶性碳淋溶 可溶性氮淋溶 平行因子分析 三維熒光光譜 Leaching pattern of dissolved carbon and nitrogen under partial substitution of chemical nitrogen fertilizer with organic fertilizers in greenhouse soils XU Ye hong1 2 3 BA Wen wen1 2 LU Chao1 3 GUO De jie1 3 LUO Jia1 3 MA Yan1 3 1 Institute of Agricultural Resources and Environment Jiangsu Academy of Agricultural Sciences Nanjing Jiangsu 210014 China 2 School of the Environment and Safety Engineering Jiangsu University Zhenjiang Jiangsu 212013 China 3 National Agricultural Experimental Station for Agricultural Environment Luhe Nanjing Jiangsu 210014 China Abstract Objectives The leaching of soil dissolved carbon C and nitrogen N is the primary form of C and N loss in greenhouse soils Research on the effects of different organic materials replacing part of the chemical N fertilizer to reduce the leaching of soil dissolved C and N as well as the key influencing factors provides a theoretical basis for the scientific application of N fertilizers in greenhouse soils Methods An in situ leaching experiment was carried out in typical greenhouse soils at the Luhe Base of Jiangsu Academy of 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報 2024 30 12 2281 2295 doi 10 11674 zwyf 2024249 Journal of Plant Nutrition and Fertilizers http www plantnutrifert org 收稿日期 2024 05 24 接受日期 2024 09 11 基金項目 國家重點(diǎn)研發(fā)計劃項目 2021YFD1700803 江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新資金項目 CX 21 3098 江蘇現(xiàn)代農(nóng)業(yè) 蔬菜 產(chǎn)業(yè)技 術(shù)體系項目 JATS 2023 408 聯(lián)系方式 徐燁紅E mail yhxu0927 通信作者 馬艷 E mail myjaas Agricultural Sciences with five treatments included no fertilization CK chemical fertilizer only CF composted straw replacing 30 of chemical N fertilizer STR chicken manure replacing 30 of chemical N fertilizer CHI and spent mushroom replacing 30 of chemical N fertilizer MUS The leaching dynamics of dissolved organic C DOC dissolved organic N DON nitrate NO3 and ammonium NH4 were analyzed The fluorescence spectra of dissolved organic matter DOM in the leachates were analyzed by excitation emission matrix EEM fluorescence spectroscopy and fluorescence index was determined The components of DOM was clarified in combination with modeling of parallel factor PARAFAC analysis The correlations between the leaching amount of dissolved C and N and characteristics of DOM components were further analyzed Results The total leaching of TDN varied from 12 63 to 69 15 kg hm2 in all treatments during the whole growing period of vegetables Nitrate and DON accounted for 90 0 92 7 and 7 21 9 72 respectively In comparison to CF organic fertilizer substitution treatments significantly decreased the leaching amount of NO3 and DON by 30 2 53 4 and 20 7 49 1 respectively with the largest decrease both observed in MUS treatment In opposite to DON leaching DOC leaching increased in organic fertilizer substitution treatments and was significantly higher in CHI treatment C 6 97 kg hm2 compared with CF Both DOC and DON leaching had significantly positive relationships with C1 component microbial derived substances with high aromaticity and high degree of humification and C3 component humic like substances existing in high nutrient environment and had significantly negative relationship with C4 component fulvic like substances with low molecular weight But DOC and DON leaching had no significant relationship with C2 component plant residues derived humic like substances The leaching amount of DOC DON TDN and NO3 had significantly positive relationships with fluorescence index FI biological index BIX and freshness index of DOM in the leachates Conclusions Under the condition of 30 substitution of chemical N fertilizer with organic fertilizers the CHI treatment significantly increased the proportion of the refractory C1 component in the leachate thereby promoting the leaching of DOC MUS and CHI treatments significantly reduced the proportion of the C3 component in the leachate thus reducing more leaching amount of DON compared to STR treatment Partial substitution of chemical N fertilizer with composted straw chicken manure and spent mushroom could mitigate dissolved N leaching from greenhouse soil mainly because of the decrease of chemical N fertilizer supply and humic like C3 component of DOM in the leachates Therefore leaching of dissolved inorganic and organic N were both decreased in the organic fertilizer substitution treatments With the consideration of avoiding the increase of dissolved C leaching and achieving the highest effectiveness in mitigating dissolved N leaching it was recommended to adopt 30 substitution of chemical N fertilizer with spent mushroom manure Key words organic fertilizer substitution dissolved carbon leaching dissolved nitrogen leaching parallel factor analysis three dimensional fluorescence spectra 近年來 在國家政策支持下 蔬菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅 猛 截至2021年我國蔬菜播種面積達(dá)2063萬hm2 約占農(nóng)作物總播種面積的13 0 但其產(chǎn)值卻貢獻(xiàn)了 種植業(yè)總產(chǎn)值的30 以上 1 由于設(shè)施栽培在一定 程度上可以突破氣候條件的限制 能夠最大程度實 現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)和反季節(jié)種植 其面積在過去的30年中大幅 度提升 我國設(shè)施蔬菜產(chǎn)量約占蔬菜總產(chǎn)量的30 2 設(shè)施蔬菜種植普遍追求高投入 高產(chǎn)出 農(nóng)戶習(xí)慣 性通過增加肥料投入實現(xiàn)高產(chǎn)與高經(jīng)濟(jì)效益 尤其 是生長迅速的葉菜類蔬菜 在我國南方每年平均可 種3 5季 化肥氮年施用量可高達(dá)N 1500 kg hm2 3 但是 與大田作物不同 蔬菜根系分布淺且不發(fā)達(dá) 在大量施肥背景下 設(shè)施蔬菜氮素利用率僅為19 遠(yuǎn)低于全國氮素平均利用率40 4 累積在土壤中的 冗余養(yǎng)分在灌溉水的作用下容易發(fā)生淋溶損失 對 地下水和周邊水體生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染風(fēng)險 特別是在水網(wǎng)密布地區(qū) 閔炬等 5 對蘇南地區(qū)一小流 域設(shè)施菜地的調(diào)研發(fā)現(xiàn) 周邊淺層地下水硝態(tài)氮含 量超標(biāo)率達(dá)35 銨態(tài)氮含量超標(biāo)率達(dá)8 威脅居 民的健康 2282植 物 營 養(yǎng) 與 肥 料 學(xué) 報30 卷 施用有機(jī)肥是設(shè)施蔬菜生產(chǎn)中常見的養(yǎng)分管理 措施 能夠通過調(diào)控土壤氮素轉(zhuǎn)化過程實現(xiàn)作物氮 需求與供應(yīng)的匹配 從而減少氮素的損失 6 Wang 等 7 指出 有機(jī)肥對菜地硝態(tài)氮淋溶的效應(yīng)差異與其 碳氮比 可分解性等性質(zhì)有關(guān) 表現(xiàn)為與低碳氮比 有機(jī)肥相比 施用高碳氮比有機(jī)肥氮素釋放慢 從 而導(dǎo)致硝態(tài)氮的淋失潛力降低 駱曉聲等 8 研究發(fā) 現(xiàn) 通過采用豬糞有機(jī)肥氮部分替代化肥氮 設(shè)施 番茄和辣椒菜地氮淋溶量降低15 7 但是 也有研 究認(rèn)為施用豬糞有機(jī)肥促進(jìn)氮礦化 導(dǎo)致大量無機(jī) 氮積累從而增加無機(jī)氮淋溶 9 上述有機(jī)肥對菜地氮 素淋溶損失的影響差異 可能是因為其有機(jī)碳組分 差異導(dǎo)致活性氮供應(yīng)的千差萬別 10 目前研究主要關(guān) 注不同種類有機(jī)肥部分替代化肥對菜地可溶性氮淋 溶的表觀效應(yīng) 鮮有研究從可溶性有機(jī)質(zhì)組分差異 的角度闡明其偶聯(lián)關(guān)系 限制了有機(jī)替代下菜地氮 淋溶的高效與精準(zhǔn)減排 以往研究主要關(guān)注無機(jī)氮的淋溶 但是近年來 研究發(fā)現(xiàn)可溶性有機(jī)氮 DON 淋溶也是氮素流失的 重要途徑 同時會造成地下水和河流的富營養(yǎng)化 11 可溶性有機(jī)碳 DOC 和DON是可溶性有機(jī)質(zhì) DOM 的重要組成 其中DON組分復(fù)雜 主要包括氨基 酸 氨基糖等小分子易降解的物質(zhì) 以及腐殖酸 富里酸等大分子不易降解的成分 12 一般而言 低分 子量DON周轉(zhuǎn)速率快 容易被微生物分解利用 而 高分子量DON在土壤溶液中的滯留時間長 13 14 有 研究指出 有機(jī)替代為土壤補(bǔ)充了活性碳源 促進(jìn) DON和DOC的生成 15 同時 土壤有機(jī)質(zhì)的快速提 升占據(jù)了土壤的吸附位點(diǎn) 從而促進(jìn)DON和DOC 的淋溶 16 如何篩選適宜的有機(jī)替代種類 實現(xiàn) DOC和DON的協(xié)同減排亟待進(jìn)一步研究 少數(shù)關(guān) 于農(nóng)田土壤DON淋溶的研究結(jié)果表明 DON在可 溶性總氮淋溶中的占比變幅較大 變化范圍為9 57 17 19 但是 由于相關(guān)研究的缺乏 有機(jī)替代下 DON對可溶性氮淋失的貢獻(xiàn)尚不明確 使得設(shè)施菜 地氮淋失的阻控重點(diǎn)具有不確定性 針對設(shè)施菜地氮素流失現(xiàn)象凸顯 水體污染風(fēng) 險大 化學(xué)氮肥有機(jī)替代下有機(jī)碳氮淋失風(fēng)險增加 等問題 開展不同種類有機(jī)肥部分替代化學(xué)氮肥下 設(shè)施菜地可溶性碳氮淋失的研究顯得尤為迫切 本 研究選擇典型設(shè)施菜地 建立田間淋溶試驗 研究 可溶性碳氮淋溶動態(tài)特征對不同種類有機(jī)肥部分替 代化肥的響應(yīng) 揭示DOM關(guān)鍵組分對DOC和DON 淋溶的影響機(jī)制 為設(shè)施菜地肥料科學(xué)施用 可溶 性碳氮流失精準(zhǔn)阻控提供理論依據(jù) 1 材料與方法 1 1 試驗點(diǎn)概況 試驗地點(diǎn)位于江蘇省南京市六合區(qū)竹鎮(zhèn)鎮(zhèn)江蘇 省農(nóng)業(yè)科學(xué)院六合基地 32 48 N 118 62 E 該地區(qū) 屬于亞熱帶季風(fēng)氣候 年平均氣溫16 5 C 年均降水量 1027 mm 供試土壤類型為黃棕壤 土壤質(zhì)地為粉黏 壤土 試驗開始前耕層土壤基本理化性質(zhì)為 pH 6 72 有機(jī)質(zhì)10 4 g kg 全氮0 732 g kg 全磷0 583 g kg 全鉀17 6 g kg 硝態(tài)氮35 8 mg kg 銨態(tài)氮10 1 mg kg 有效磷22 5 mg kg 速效鉀325 mg kg 1 2 試驗設(shè)計 試驗共設(shè)5個處理 不施肥 CK 單施化肥 CF 秸稈有機(jī)肥替代化學(xué)氮肥 STR 雞糞有機(jī)肥 替代化學(xué)氮肥 CHI 和菇渣有機(jī)肥替代化學(xué)氮肥 MUS 其中有機(jī)替代比例均為30 每個處理4 個重復(fù) 采用隨機(jī)區(qū)組排列 小區(qū)面積為11 56 m2 3 4 m 3 4 m 供試化肥采用尿素 N含量46 磷酸二氫鉀 P2O5含量52 K2O含量34 硫酸 鉀 K2O含量52 以往的研究表明 化肥氮用量 為150 kg hm2時 單位施氮量獲得的芹菜產(chǎn)量最 高 20 為了更好地兼顧蔬菜產(chǎn)量和可溶性氮淋溶減 排 本試驗化肥氮 N 施用量為150 kg hm2 所有處 理化肥磷 P2O5 施用量為90 kg hm2 化肥鉀 K2O 施用量為150 kg hm2 有機(jī)肥基本理化性質(zhì)詳見表1 化肥處理中氮肥基追比為5 5 磷肥作為基肥 一次性施入 鉀肥的基追比為4 6 有機(jī)肥為商品 有機(jī)肥 施用方式為撒施 作為基肥一次性施入 各處理肥料施用種類和養(yǎng)分含量詳見表2 為盡可能 實現(xiàn)小區(qū)施肥的均勻性 化肥溶于水后噴灑 供試 作物為芹菜 品種為 文圖拉 采用育苗移栽的方 式種植 試驗開展時期為2021 05 21至2021 07 27 表 1 有機(jī)肥氮 磷 鉀和有機(jī)碳含量 Table 1 Contents of nitrogen phosphorus potassium and organic carbon of organic fertilizers 有機(jī)肥 Organic fertilizer 代碼 Code 氮 N 磷 P2O5 鉀 K2O 有機(jī)碳 Organic C 秸稈有機(jī)肥 Composted straw STR 1 9 1 4 2 2 28 0 雞糞有機(jī)肥 Chicken manure CHI 1 4 1 9 2 8 12 3 菇渣有機(jī)肥 Spent mushroom compost MUS 2 7 3 4 2 2 27 2 12 期徐燁紅 等 化學(xué)氮肥有機(jī)替代下設(shè)施菜地可溶性碳氮淋溶特征2283 田間試驗在塑料大棚開展 芹菜生長期通過滴灌進(jìn) 行灌溉 各處理灌溉時間和灌溉量均保持一致 根 據(jù)芹菜生長需水和土壤含水量的變化 移栽后灌溉 60 mm定植水 之后當(dāng)?shù)喂鄮路?0 cm土層處埋 設(shè)的負(fù)壓計讀數(shù)達(dá) 25 kPa時開始灌溉 灌溉定額為 30 mm 試驗期間各處理灌溉總量均為120 mm 灌 溉后土壤水分達(dá)到飽和向下遷移發(fā)生淋溶事件 淋 溶液采集時間分別為2021 05 22 2021 06 22和 2021 07 22 1 3 樣品采集與測定 1 3 1 淋溶液采集與組分分析 土壤淋溶液收集裝 置為50 cm 50 cm 10 cm的淋溶盤 淋溶盤中裝填 清洗干凈的石英砂顆粒 在側(cè)邊靠近盤底的位置設(shè) 置出水口 并通過導(dǎo)管與淋溶液收集柱連接 淋溶 盤位于每個小區(qū)中間位置 埋深為40 cm 提前一年 埋設(shè)使其與土壤很好地貼合 具體安裝步驟參考相 關(guān)文獻(xiàn) 21 利用抽水泵分別采集每個小區(qū)的淋溶液 記錄體積后取100 mL于塑料瓶中帶回實驗室 淋溶液樣品經(jīng)過濾后使用連續(xù)流動注射分析儀 San Skalar Analytical BV 測定銨態(tài)氮 NH4 硝態(tài)氮 NO3 和可溶性總氮 TDN 含量 可溶性有 機(jī)氮 DON 含量為TDN與NH4 NO3 的差值 土 壤可溶性有機(jī)質(zhì) DOM 濃度以可溶性有機(jī)碳 DOC 濃度表示 采用總有機(jī)碳分析儀 vario TOC Cube Elementar 測定 DOC濃度為總碳 TC 與總無機(jī)碳 TIC 的差值 各試驗小區(qū)可溶性碳氮淋溶量由淋溶 液體積乘以對應(yīng)濃度計算 淋溶總量則為多次淋溶 事件累積之和 土壤淋溶液DOM三維熒光光譜采用三維 熒光光譜儀 Varian Cary Eclipse Agilent Technologies 測定 以Millipore超純水作為空白 掃描速度為 1200 nm min 其中 激發(fā)波長 Ex 為200 450 nm 增量為5 nm 發(fā)射波長 Em 為250 550 nm 增量 為2 nm 淋溶液的三維熒光光譜扣除Millipore 超純水的三維熒光光譜進(jìn)行散射校正 紫外 可見光 吸收光譜和熒光光譜參數(shù)具體描述詳見表3 采用 Matlab軟件調(diào)用DOMFluor工具箱對淋溶液三維熒 光光譜進(jìn)行平行因子分析 PARAFAC 通過拆半分 析 隨機(jī)初始化檢驗及殘差分析確定4個熒光組分 1 3 2 芹菜產(chǎn)量與植株氮含量 待芹菜成熟后 每 個小區(qū)分別采收計產(chǎn)并取適量芹菜樣品 用去離子 水洗滌 于105 C烘箱中殺青30 min后 于70 C 烘干至恒重 獲取芹菜樣品含水量 將烘干樣粉碎 過0 149 mm篩 采用濃硫酸 雙氧水聯(lián)合法消解植 株樣品 消解完全后采用全自動定氮儀測定植株全 氮含量 芹菜氮吸收量 單位面積芹菜干質(zhì)量 全氮含量 化肥氮利用率 施肥處理芹菜氮吸收量 不施肥 處理的芹菜氮吸收量 化肥氮施用量 100 肥料總氮利用率 施肥處理芹菜氮吸收量 不施 肥處理的芹菜氮吸收量 施氮總量 100 1 4 數(shù)據(jù)分析 使用Excel 2010和SPSS 21 0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計 分析 在進(jìn)行單因素方差分析 One way ANOVA 之 前 對所有數(shù)據(jù)檢驗正態(tài)分布 Shapiro Wilk test 和 齊次性 Levene s test 不滿足條件的數(shù)據(jù)進(jìn)行對數(shù) 轉(zhuǎn)換 采用線性回歸分析淋溶液中可溶性有機(jī)碳氮 淋溶量與DOM熒光組分之間的關(guān)系 采用Pearson 相關(guān)分析檢驗碳氮淋溶總量與熒光光譜參數(shù)之間的 相關(guān)性 利用Origin 2018作圖 并分別對碳氮淋溶 量 淋溶液4個熒光組分進(jìn)行線性函數(shù)擬合 所有 統(tǒng)計顯著性水平均為0 05 表 2 各處理有機(jī)肥和化肥帶入養(yǎng)分含量 kg hm2 Table 2 Nutrient amounts carried by organic and chemical fertilizers in each treatment 處理 Treatment 有機(jī)肥 Organic fertilizer化肥基施 Basal application of chemical fertilizer化肥旁側(cè)追施 Side dressing of chemical fertilizer N P2O5 K2O N P2O5 K2O N P2O5 K2O CK 0 0 0 0 0 0 0 0 0 CF 0 0 0 75 90 60 75 0 90 STR 45 34 52 30 90 60 75 0 90 CHI 45 61 90 30 90 60 75 0 90 MUS 45 73 36 30 90 60 75 0 90 注 CK CF STR CHI MUS分別表示不施肥 單施化肥 秸稈有機(jī)肥替代30 氮肥 雞糞有機(jī)肥替代30 氮肥和菇渣有機(jī)肥替代 30 氮肥 Note CK CF STR CHI and MUS mean no fertilization chemical fertilizer only and 30 substitution of chemical nitrogen fertilizer with composted straw chicken manure or spent mushroom compost respectively 2284植 物 營 養(yǎng) 與 肥 料 學(xué) 報30 卷 2 結(jié)果與分析 2 1 不同有機(jī)替代處理下設(shè)施菜地的可溶性碳氮 淋溶量 土壤40 cm深度3次可溶性碳氮淋溶量總體呈 現(xiàn)下降的趨勢 圖1 淋溶事件1中有機(jī)替代處理 的DOC淋溶量均顯著高于CF處理 并在CHI處理 中達(dá)到最大 為C 3 47 kg hm2 淋溶事件2中 3個 有機(jī)替代處理DOC淋溶量較CF處理增加14 5 45 6 僅STR與CF處理差異顯著 淋溶事件 3中 CF與有機(jī)替代處理DOC淋溶量差異不顯著 變化范圍為C 1 18 1 38 kg hm2 與CF處理相比 3個淋溶事件中有機(jī)替代處理DON淋溶量的降幅分 別為27 0 46 8 11 8 49 1 和20 7 55 8 其中STR處理降幅最小 MUS處理降幅最 大 各處理間NO3 和TDN淋溶量的變化與DON相 似 有機(jī)替代處理NO3 淋溶量較CF處理降低30 2 53 4 NH4 淋溶量對有機(jī)替代處理響應(yīng)較弱 從表4可以看出 DOC總淋溶量CHI處理顯著 高于CF處理 STR和MUS處理與CHI處理無顯著 差異 3個有機(jī)替代處理的TDN淋溶總量均顯著低 于CF處理 降低32 5 48 8 MUS處理又顯著 低于STR處理 而DOC DON值的結(jié)果正相反 CHI 和MUS處理的DOC DON值顯著高于CF處理 MUS 處理DOC DON值也顯著高于STR處理 NO3 和 DON各處理間的變化規(guī)律與TDN一致 2 2 不同有機(jī)替代處理對淋溶液DOM三維熒光 組分變化的影響 對所有處理小區(qū)60 3 20 個土壤淋溶液DOM 進(jìn)行三維熒光光譜數(shù)據(jù)平行因子分析 PARAFAC 獲得不同有機(jī)替代下淋溶液DOM 4個熒光組分 圖2 由圖2可以看出 C1組分熒光峰的位置為發(fā)射 波長 Em 激發(fā)波長 Ex 325 nm 400 nm C2組分 熒光峰的位置為 Em Ex 275 nm 492 nm C3組分熒 光峰的位置為 Em Ex 255 nm 460 nm C4組分熒光 峰的位置為 Em Ex 240 nm 436 nm 依據(jù)熒光峰位置 表 3 設(shè)施菜地淋溶液可溶性有機(jī)質(zhì)三維熒光光譜參數(shù)表征含義 Table 3 Description of the indicators of three dimensional fluorescence spectrum of dissolved organic matter in leachates from greenhouse soils 光譜參數(shù) Fluorescence indicator 定義與計算方法 Definition and calculation method 參數(shù)表征含義 Meanings of fluorescence indicators 熒光指數(shù) Fluorescence index FI 激發(fā)波長 Ex 為370 nm時 發(fā)射波長 Em 在470 nm和 520 nm熒光強(qiáng)度的比值 The ratio of emission intensity under 470 nm to that under 520 nm at excitation of 370 nm 表征芳香氨基酸等對熒光強(qiáng)度的貢獻(xiàn) 指示可溶性有機(jī)質(zhì) DOM 形 成的來源 當(dāng)FI 1 8時 微生物的貢獻(xiàn)占主導(dǎo) 自生源突出 FI1 8 the microbial metabolism and release are the main sources showing autogenesis feature When FI1為生物 源主導(dǎo) 25 Reflect the proportion of freshly produced substances and substances with simple molecular in DOM BIX values 1 have been suggested to indicate a predominantly biological or microbial origin of DOM 25 新鮮度指數(shù) Freshness index 激發(fā)波長 Ex 為310 nm時 發(fā)射波長 Em 在380 nm的 熒光強(qiáng)度與420 435 nm范圍內(nèi)最大熒光強(qiáng)度的比值 The ratio of emission intensity under 380 nm to the maximum emission intensity between 420 and 435 nm at excitation of 310 nm 其中 指示由于微生物活動新形成的 分子組成簡單的DOM組分 指示分解程度更高的DOM組分 26 Indicate the contribution of recently produced DOM where represents more recently derived DOM and represents more decomposed DOM 26 12 期徐燁紅 等 化學(xué)氮肥有機(jī)替代下設(shè)施菜地可溶性碳氮淋溶特征2285 0 1 2 3 4 5 abab a ab b abc ab a bc c a a a b c 0 1 2 3 c bc ab a d b b a a b c bc b a d 40 30 20 10 0 c bc b a d c bc ab a d b b b a c 0 04 0 03 0 02 0 01 0 baab a b a a aa a b ab ab a b 40 30 20 10 0 c bc b a d cd bc ab a d b b b a c 淋溶事件 1 1st leaching淋溶事件 2 2nd leaching淋溶事件 3 3rd leaching 可溶性有機(jī)碳淋溶量 C kg hm 2 Leaching amount of DOC 可溶性有機(jī)氮淋溶量 N kg hm 2 Leaching amount of DON 可溶性總氮淋溶量 N kg hm 2 Leaching amount of TDN 硝態(tài)氮淋溶量 N kg hm 2 Leaching amo unt of NO 3 N 銨態(tài)氮淋溶量 N kg hm 2 Leaching amo unt of NH 4 N 處理 Treatment CK CF STR CHI MUS CK CF STR CHI MUS CK CF STR CHI MUS CK CF STR CHI MUS CK CF STR CHI MUS CK CF STR CHI MUS CK CF STR CHI MUS CK CF STR CHI MUS CK CF STR CHI MUS CK CF STR CHI MUS CK CF STR CHI MUS CK CF STR CHI MUS CK CF STR CHI MUS CK CF STR CHI MUS CK CF STR CHI MUS 圖 1 設(shè)施菜地不同處理土壤淋溶液可溶性碳氮淋溶量動態(tài) Fig 1 Dynamics of dissolved carbon and nitrogen leaching amount in greenhouse soils under different treatments 注 CK CF STR CHI MUS分別表示不施肥 單施化肥 秸稈有機(jī)肥替代30 氮肥 雞糞有機(jī)肥替代30 氮肥和菇渣有機(jī)肥替代 30 氮肥 DOC 可溶性有機(jī)碳 DON 可溶性有機(jī)氮 TDN 總可溶性有機(jī)氮 柱上不同小寫字母表示相同淋溶事件處理間差異顯著 P 0 05 Note CK CF STR CHI and MUS mean no fertilization chemical fertilizer only and 30 substitution of chemical nitrogen fertilizer with composted straw chicken manure or spent mushroom compost respectively DOC Dissolved organic carbon DON Dissolved organic nitrogen TDN Total dissolved nitrogen Different lowercase letters above the bars mean significant difference among treatments during the same leaching event P 0 05 2286植 物 營 養(yǎng) 與 肥 料 學(xué) 報30 卷 可知 C1組分屬于微生物形成的 較老的類腐殖 質(zhì) 具有芳香性高 腐殖化程度高的特點(diǎn) C2組分 屬于植物殘體來源的類腐殖質(zhì) 具有較高的植物源 相似特征 C3組分為胡敏酸類 是陸地環(huán)境代表性 熒光團(tuán) 主要存在于高養(yǎng)分環(huán)境中 C4組分為分子 量較小的類富里酸類物質(zhì) 與微生物對有機(jī)質(zhì)的分 解活動密切相關(guān) 27 28 圖3顯示 在熒光強(qiáng)度占比上 施肥處理中的 C1和C3組分平均占比分別為24 8 27 4 和31 2 35 0 顯著高于不施肥處理 C4組分平均占比為 26 2 29 3 顯著低于不施肥處理 所有處理 C2組分占比相近 變化范圍為13 0 14 6 表明 表 4 設(shè)施菜地不同有機(jī)替代處理下可溶性碳 氮淋溶總量 Table 4 Total amounts of dissolved carbon and nitrogen leached from greenhouse soils under different treatments 指標(biāo) Index CK CF STR CHI MUS DOC C kg hm2 3 91 0 28 c 4 76 0 42 bc 6 07 0 31 ab 6 97 1 08 a 5 69 0 45 ab DON N kg hm2 1 24 0 20 d 5 00 0 33 a 3 96 0 40 b 3 10 0 14 bc 2 54 0 32 c DOC DON 3 29 0 32 a 0 95 0 05 d 1 57 0 13 cd 2 25 0 35 bc 2