施加有机肥对农田有机质和氮素演化影响的光谱学分析

施用有机肥是改善土壤物理结构、提升土壤肥力、调控养分平衡的的有效手段之一，但目前有机肥施用对农田有机质和氮素演化的影响尚不清楚。研究了施入有机肥后土壤总有机碳(TOC)、可溶性有机碳(DOC)、无机氮含量的变化特征，并利用三维荧光光谱分析了施加有机肥后土壤DOM光谱学特性的变化规律，结合PARAFAC分析法分析了施加有机肥后不同时期土壤水溶性有机物(DOM)各组分相对含量的变化，利用2D-COS技术分析各荧光组分随时间的变化顺序，此外采用典型相关度分析法研究了DOM各组分相对含量与土壤氮素的响应关系，以探究施入有机肥对土壤有机质和氮素演变的影响。结果表明：①施加有机肥提高了土壤总有机碳、水溶性有机碳和硝态氮含量，降低了铵态氮含量；②土壤DOM三维荧光光谱图出现了A峰（UV类腐殖酸）、M峰（UVA类腐殖酸）、T峰（类色氨酸），PARAFAC分析结果显示试验土壤DOM主要由陆地源类腐殖酸（C1）、典型类腐殖酸(C2)、类色氨酸(C3)组成。结果还显示，施加有机肥能提高土壤C1，C2和C3组分的相对含量，试验期间，施加有机肥处理后土壤C1，C2和C3组分的相对含量均呈现先上升后下降的趋势，第30 d达到最大值，不同荧光组分随时间的变动顺序一般表现为C1和C2组分先增加，然后C1和C2组合降解促进C3形成，为简便起见，可用C1(C2)↑→C3来描述。类腐殖酸变动幅度较大，施加有机肥对类腐殖酸促进作用更为显著；③施加有机肥能提高土壤的生物可利用性，降低土壤腐殖化程度。试验期间，施加有机肥后BIX值呈先上升后下降的趋势，在第30 d达到最大值；HIX值呈先下降后上升的趋势，在第30 d达到最小值。BIX和HIX呈显著负相关（R2=0.732）；④C1，C2和C3相对含量与硝态氮呈正相关，与铵态氮呈负相关，且C1和C2组分的相对含量对硝态氮和铵态氮含量的影响较大。综上所述，合理施加有机肥可调控土壤有机质和氮素转化，减少农田面源污染。     

平行因子法和区域积分法优选可溶性有机物三维荧光提取方法及时间

为明确DOM组分和总量的提取效果是否存在差异,及是否需要分别设置提取时间,选用常用的振荡和离心两种提取方式,根据高速离心机与恒温振荡箱的工作上限设置提取时间梯度,采用常用的光谱解析方法平行因子模型（PARAFAC）和荧光区域积分（FRI）分别表征设定时段内DOM组成特征的变化情况。通过对上述两种方法解析的组分进行相关性和主成分分析得出：使用FRI解析时类腐殖质组分与类蛋白质组分存在明显差异;PARAFAC分析类腐殖酸组分与类富里酸类组分存在明显差异,需要分别对总量和组分设置提取时间。以经济和提取组分分布稳定为原则,筛选出荧光区域积分值或最大荧光强度得分值（F_max）达到最大值的时间。结果显示,室温25 ℃下时,在离心处理下采用两种方法分析得出的DOM总量与各组分的最佳提取时间均为45 min;振荡处理下DOM总量、类腐殖酸、类富里酸、类色氨酸、类络氨酸和微生物代谢产物的最优提取时间分别为12, 21, 12, 12, 12和12 h,PARAFAC分析得出DOM总量、C1、C2、C3的最优提取时间分别为12, 21, 12和39 h。综上,两种提取方式各有优点,离心处理下组分与总量可采用同一提取时间。振荡处理下区域积分值与F_max呈现振荡大于离心,且变化幅度较小,提取效果较为稳定。研究成果可为在进行三维荧光光谱测量DOM时优化提取方案提供一定的参考,减小对后续研究产生的误差。     

水化学离子对溶解有机物三维荧光光谱影响及分类预处理方法

三维荧光光谱在水环境原位监测领域具有广阔的应用前景。但由于其预处理方法简单,不能完全排除水环境中水化学离子的干扰,会降低水质识别结果的准确性。目前尚无相关研究对这种干扰情况进行分类。为定量解释天然水环境中水化学离子对溶解性有机质(DOM)荧光特性的干扰,本研究以腐殖酸为研究对象,设置不投加离子为对照,其他样品中分别投加3种离子浓度(1～100mg·L^-1)的9种水化学离子(Na⁺、 Cl^-、 NO^-₃、 Ca²⁺、 Mg²⁺、 K⁺、 CO₃^2-、 HCO^-₃、 SO₄^2-)。通过平行因子法和区域积分法对不同离子浓度下DOM荧光光谱数据进行解析,得到水化学离子对DOM荧光特性(荧光区域积分、组分最大荧光强度、荧光参数)的影响。根据对荧光特性的影响程度,采用系统聚类分类方法,将水化学离...