点击公众号 关注我们
紫云英长期还田对稻田土壤DOM和Cd形态影响研究
引用格式：谢杰, 陈院华, 徐昌旭, 杨涛, 李建国, 董爱琴, 2024. 紫云英长期还田对稻田土壤 DOM 和 Cd 形态影响研究[J].生态环境学报, 33(7): 1096-1106.
亮点
1
长期定位点相同深度土层中的DOM组分中，化肥处理类蛋白质组分是紫云英处理的1.26~1.92倍，翻压紫云英能增加DOM中类腐殖质组分的含量
2
与化肥处理相比，土壤中活性Cd形态的占比与DOM中类色氨酸和类富里酸含量分别呈现正相关（B=0.239）和负相关（B=-0.760）
摘要
长期种植和翻压紫云英能够显著提高土壤中有机质（SOM）和水溶性有机物（DOM）的含量，影响土壤颗粒对重金属镉（Cd）的吸附行为和 Cd 在土壤中的形态，了解该条件下 Cd 在不同土层中的特征对紫云英的进一步推广种植具有重要意义。以余江区（YJ）、南昌县（NC）、丰城市（FC）3 地长期种植和翻压紫云英处理（F+M）和化肥处理（F）的定位试验点为研究对象，测试了不同层次土壤中 SOM、水溶性有机碳（DOC）含量、Cd 总量和形态、DOM 三维荧光，以期探明紫云英长期还田模式下不同土层中 DOM 成分的差异及其对 Cd 含量和形态影响。结果显示，NC 和 FC 试验点 F+M 处理耕作层土壤（0－20 cm）中 SOM 的含量显著高于 F 处理，分别提高 16.8%和 10.5%。同一土层中土壤 Cd 活性呈现 F+M 处理>F 处理的趋势。紫云英 DOM 主要在耕作层和中层（20－40 cm）土壤中迁移，YJ、NC、FC 试验点中，F+M 处理耕作层土壤中 DOC 含量比 F 处理分别提高 17.0%、58.1%和 33.7%，中层土壤中 DOC 含量分别提高 43.0%、36.7%和 11.2%。种植和翻压紫云英降低了 DOM 中类蛋白质组分的占比，增加了类腐殖质组分的占比，耕作层、中层和深层土壤（40－60 cm）中，3 个试验点 F 处理 DOM 中类蛋白质的平均占比分别为 7.34%、16.7%、23.9%，占比分别是 F+M 处理的 1.26、1.92 和1.54 倍。类蛋白质组分的深层迁移能力大于类腐殖质组分。逐步回归分析表明，有生物活性的 Cd 形态占比与土壤 SOM、类色氨酸含量存在负相关关系，与类富里酸含量存在正相关关系，其系数分别为−2.170、−0.760 和 0.239。常年种植和翻压紫云英通过影响土壤 SOM 总量以及 DOM 组分对土壤 Cd 表现出一定的活化潜力。
数据图表
研究结论
（1）常年种植和翻压紫云英，增加了土壤中DOM 的总量，降低了土壤中类蛋白质组分的占比，使得类腐殖质组分的含量大幅上升。对 Cd 形态的分析表明，F+M 处理不同深度土层中具有潜在生物活性的 Cd 形态占比均高于 F 处理。紫云英部分替代化肥处理所产生的 DOM 明显提高了生物有效性Cd 的占比。
（2）常年种植和翻压紫云英的稻田土壤中，DOM主要包含类酪氨酸、类色氨酸、类胡敏酸和类富里酸等四种组，其中，类色氨酸组分由于降解较少，带有一定的负电荷，不易被电负性的土壤颗粒所吸附，因而能够随水迁移到较深的土层中，因而其含量随土壤深度的增加变化不大。
（3）模型拟合方程显示，有生物活性的 Cd 形态占比与土壤有机质、类色氨酸含量存在负相关，与类富里酸含量存在正相关关系，其中，土壤有机质的系数最大、对 Cd 活性的影响大于其他自变量。DOM 各组分中，类色氨酸降解较少、分子量较大且芳香程度较高，类富里酸由于活性官能团数量较多，均促进了土壤 Cd 的活化。
（4）常年种植和翻压紫云英通过影响土壤有机质总量以及 DOM 组分对土壤 Cd 表现出一定的活化潜力。
相关文章
[1] 刘晨, 白雪冬, 赵海超, 黄智鸿, 刘松涛, 卢海博, 刘子刚, 刘雪玲. 寒旱区春玉米秸秆还田方式对土壤DOM光谱特征的影响机制[J]. 生态环境学报, 2023, 32(8): 1419-1432.
[2] 梅闯, 蔡昆争, 黎紫珊, 徐美丽, 黄飞. 稻秆生物炭对稻田土壤Cd形态转化和微生物群落的影响[J]. 生态环境学报, 2022, 31(2): 380-390.
下载pdf版请点击文末 “阅读原文”
点击“阅读原文”
