蘑菇渣和稻秸堆肥中不同分子量水溶性有机物含量分布和光谱特征

分子量(MW)是影响堆肥溶解性有机物(DOM)化学性质和环境行为等的重要因素,目前关于堆肥DOM的MW分布等认识仍不清晰.以蘑菇渣堆肥(MRC)和水稻秸秆堆肥(RSC)中DOM为研究对象,采用超滤分级技术对堆肥DOM中不同MW组分进行分级定量和化学表征,进而探究不同堆肥DOM中MW组分的分布和光谱特征.DOC结果显示,MRC和RSC中DOM均以＞10 kDa的高分子量(HMW)组分组成为主,分别富集有80％和71％的DOC(溶解性有机碳),而中等分子量(5～10 kDa,MMW)和低分子量(＜5 kDa,LMW)组分分别占总DOC的12％～15％和9％～15％,表明HMW是决定腐熟堆肥DOM的化学组成和分子结构的关键物质.光谱特征参数(如SUVA254、E2/E3和HIX)结果显示,不同MW的DOM的芳香化程度和腐殖化程度均呈现相同的趋势,即HMW＞MMW＞LMW;而BIX和FI值则呈现与之相反的分布规律.结果表明堆肥DOM中HMW(高分子组分)组分富集了较多的芳香环等不饱和共轭结构,而MMW和LMW组分具有更高的自生源贡献.三维荧光-平行因子分析结果显示,堆肥DOM及其MW组分主要由3种类腐殖质(C1-C3)和1种类蛋白质(C4)构成.其中,MRC和RSC中的HMW组分均以长波类腐殖酸(C3)组成为主,其含量分别占HMW组分总荧光强度的34％和85％;而两类堆肥中MMW和LMW组分则以类富里酸(C1,41％～53％)和短波类腐殖酸(C2,25％～36％)组成为主.红外光谱(FTIR)结果表明,堆肥DOM中HMW组分含有更多的疏水性苯环结构,而MMW和LMW组分则具有较多的亲水性含氧官能团(如羰基、羧基等).研究结果促进了对堆肥DOM化学组成和分子结构的认识,为进一步评价堆肥腐熟和稳定化程度及其环境行为等提供了重要的数据参考.