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

  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。      

长期多形态氮添加对温带人工辽东栎林土壤N2O排放的影响

  目的  研究长期氮沉降对森林土壤可利用氮的浓度和土壤N₂O排放的影响,对于控制土壤温室气体排放、提高区域碳源汇评估的准确度等具有重要的意义。  方法  本文以温带森林土壤为研究对象,通过长期（11年）野外氮添加控制试验,采用静态箱/气相色谱法分析3种氮素添加水平（对照、低水平:50 kg/（hm2·a）、高水平:150 kg/（hm2·a））和3种氮素化学形态（硝态氮:NaNO₃;铵态氮:(NH₄)₂SO₄和混合态氮:NH₄NO₃）对温带人工林土壤N₂O排放通量的影响。  结果  （1）氮素形态和氮添加水平引起土壤NH₄+-N和NO₃?-N的显著累积,且NO₃?-N的累积效应远远高于NH₄+-N;（2）不同水平和形态的氮添加均促进了N₂O排放。低水平和高水平NaNO₃、(NH₄)₂SO₄、NH₄NO₃添加分别使土壤N₂O年累积排放量增加了87.39%和146.79%、86.13%和74.91%、98.67%和50.50%。长期氮添加对土壤N₂O排放的促进态势有所改变,高水平NH₄+-N和NH₄NO₃对土壤N₂O排放的促进效应低于低水平添加;（3）结合前期研究结果推测,硝化反应是温带人工林土壤N₂O排放的主导过程,NH₄+-N比NO₃?-N转化为N₂O的效率更高。  结论  本研究强调了长期野外监测的重要性,氮添加对土壤N₂O排放的影响具有阶段性,如果试验时间短,氮添加对温带森林土壤N₂O排放的促进效应可能会被高估。