幾種原料生物炭溶解性有機質(DOM)的光譜特征研究

周向陽,劉佳玥,孫尚貴,雷文娟①

(1.貴州大學茶學院,貴州 貴陽 550025;2.貴州大學資源與環境工程學院,貴州 貴陽 550025)

生物炭(Biochar)作為一種環境友好型土壤改良和修復劑,近年來成為農業生產應用中的研究熱點。土壤中施入生物炭后可改變土壤pH值、有機碳含量、陽離子交換量[1]、孔隙度和持水能力[2-3]、團聚性[4]以及微生物活動[5]等,并且合理施用生物炭可強化土壤氮和磷的生物化學循環[6],為作物提供養分,提高作物產量[7];另外,生物炭通過其強大的吸附作用可降低土壤中污染物的遷移能力,從而降低污染水體的風險[8]。

但是生物炭通常以細小顆粒的形式施入土壤中,其作為碳源易產生溶解性有機質(dissolved organic matter, DOM)。DOM是指通過0.45 μm孔徑濾膜,能溶于水、酸和堿溶液,具有不同結構、化學組成和分子大小的有機物的連續體或混合體[9-10],是自然生態系統中最為活躍的組分,對于土壤中養分循環、微生物活性和污染物的遷移與轉化等方面都有重要的影響作用[11-13]。目前,大多數研究重點關注生物炭施加后對土壤DOM含量、組分特征等因素的影響,或不同熱解溫度對生物炭DOM影響的2個方面。前者揭示添加生物炭總體上能提高土壤DOC含量,增強DOM的生物可利用性,且長期施入生物炭會增加大分子量腐殖酸類物質,減少小分子量蛋白類物質[14-19]。后者的相關研究表明,與低溫制備的生物炭相比,高溫制備的生物炭DOC含量降低,但其DOM的芳香化和腐殖化程度升高,穩定性增強[20-21]。

另一方面,原料對生物炭的DOM含量和分子結構影響非常大。……