WR|长期施肥下农业土壤渗滤液溶解性有机物的淋溶特征与化学多样性变化
题目:Long-term fertilization regimes mitigate dissolved organic matter leaching and alter its chemodiversity in agricultural soil leachate影响因子:12.4/12.9 (2024/5年)
中科院/JCR分区:一区/Q1
农业土壤渗滤液中溶解性有机质(DOM)对水环境的影响已得到广泛关注,但施肥对渗滤液中DOM迁移及其化学特征的调控机制仍不清晰。本研究通过土壤淋溶实验,探究不同施肥方式对渗滤液中溶解性有机质(DOM)特征及其形成机制的影响。研究发现,用有机质(有机肥、秸秆或两者组合)代替20%的无机氮会导致土壤DOM增加。有机肥和秸秆混用(CFOS)代替无机氮导致渗滤液中DOC含量显著降低。其中,DOM中的类腐殖质组分和类木质素化合物的含量显著降低。但DOM组成复杂性及其氧化程度显著增加。此外,CFOS也导致DOM的DBEw值升高,这表明DOM饱和度出现一定程度升高。总而言之,施肥方式通过改变土壤结构一直渗滤液产生,进而减少DOM的淋溶流失。本研究明确了该施肥方式不仅能增加土壤有机质,还能缓解DOM的淋溶流失。此外,本研究还全面揭示了农业土壤渗滤液中DOM的化学多样性及其产生机制,从而为有效促进农业可持续发展和缓解水污染提供理论依据。图 1
(a)不同施肥处理下SOC含量,(b)不同施肥处理下DOC含量。注:仅使用化学肥料(CF),20%的化学氮被有机肥料替代(CFO),20%的化学氮被秸秆替代(CFS),20%的化学氮被有机肥料和秸秆共同替代(CFOS)。图中实线和空心方块分别代表中位数和平均值。方框边界代表 75% 和 25% 的四分位数,而“飘带”则代表 90% 和 10% 的四分位数。方框上方的不同字母表示不同施肥处理之间存在显著差异(p < 0.05)。
图 2 (a)不同施肥处理下的润湿前沿位置,(b)不同施肥处理下的渗透速率(c)不同施肥处理下的渗滤液体积,(d)不同施肥处理下的DOC浓度,(e)不同施肥处理下DOC流失量,(f-i)DOM荧光光谱,(j-l)不同施肥处理下DOM荧光强度。注:柱状图上方的不同字母表示不同施肥处理之间存在显著差异(p < 0.05)。图 3 (a-d)不同施肥处理下渗滤液DOM范式图,(e)不同施肥处理下渗滤液DOM分子组成及元素组成。
图 4 (a-d)不同施肥处理下渗滤液中DOM碳原子数量及双键当量分布图,(e)
不同施肥处理下渗滤液中DOM加权分子参数。DBEw :加权双键当量;AImod,w :加权芳香性指数;NOSCw :碳加权标准氧化态。
4. 渗滤液DOM的影响因素图 5 土壤环境因子的自组织映射分析以及DOC 流失影响关系的分析。(a)U 矩阵,(b)命中直方图和样本聚类,(c)单成分权重神经矩阵,(d)PLS-PM 模型。
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文案:姬江浩
审核:胡旭朝