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基于EEM-PARAFAC分析冻融作用对高寒泥炭湿地土壤溶解性有机质的影响

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[目的]全球气候变暖加速了土壤冻融格局的改变,而冻融作用又对土壤溶解性有机质(DOM)产生深刻的影响.[方法]以高寒泥炭湿地土壤为研究对象,采用室内模拟冻融的方式开展了两种冻融条件下(日冻融:−3 ℃/5 ℃,12 h/12 h,30次;深度冻融:−24 ℃/5 ℃,20 d/10 d,1次)的试验研究,基于紫外−可见吸收光谱(UV-vis)和三维荧光光谱结合平行因子(EEM-PARAFAC)分析探究土壤DOM数量和质量的变化.[结果](1)经过30 d培养后,两种冻融处理均显著提高了高寒泥炭湿地土壤溶解性有机碳(DOC)的含量,日冻融和深度冻融条件下土壤样品的DOC含量分别为183.26和187.06 mg/kg,相比于对照组分别增加了18.80％和21.26％(P < 0.05).(2)不同冻融条件下的土壤DOM的紫外−可见吸收曲线线型差异较小,无明显特征吸收峰,且显示出吸光度随波长呈指数衰减的趋势,但经冻融处理的样品出现了明显的红移现象.(3)两种冻融处理均使得土壤DOM的腐殖化指数(HIX)值(从4.42增加至11.73和17.10)、254 nm处的单位比色皿光程下的紫外吸收值(SUVA254)(从1.35 mg/(L·cm)增加至1.37和1.40 mg/(L·cm))以及A253/A203值(0.38增加至0.40和0.43)增大,波长275 ～ 295 nm处光谱斜率系数减小(从13.34 μm−1减小至13.23和12.91 μm−1).(4)EEM-PARAFAC鉴别出的荧光组分有类富里酸物质、类腐殖酸物质、溶解性微生物代谢产物和类蛋白物质,冻融改变了土壤DOM的组成以及各组分的贡献率.对照组土壤DOM组分C1、C2和C3的贡献率分别为37％、32％和31％;日冻融条件下,组分C1、C2和C3的贡献率分别为41％、34％和25％;深度冻融条件下,组分C1、C2和C3的贡献率分别为44％、35％和21％.[结论]冻融改变了土壤DOM的数量和质量,表现为DOC含量的增加和腐殖化程度的提高.
Analyzing the effects of freeze-thaw on dissolved organic matter in alpine peat wetland soil based on EEM-PARAFAC

王鹏、商帅帅、郭璠、邱景琮、王鑫晴、王诗淇、王春梅

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北京林业大学环境科学与工程学院,北京 100083

冻融 湿地土壤 溶解性有机质 紫外−可见吸收光谱 三维荧光光谱−平行因子分析

国家自然科学基金国家自然科学基金北京林业大学大学生创新创业训练项目

4197102441373069S202010022338

2021

10.12171/j.1000-1522.20210096

北京林业大学学报
北京林业大学

北京林业大学学报

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子：1.237
ISSN：1000-1522
年,卷(期)：2021.43(11)
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