落叶松林土壤溶液吸光度与土壤碳、氮含量的相关性

通过4个土壤深度100个样品14个波长(250、254、260、265、272、280、285、300、340、350、365、400、436和465 nm)土壤溶液吸光度值和土壤碳(可溶性碳DOC、全碳SOC)、土壤氮(可溶性氮DON、全氮SON)的测定,旨在探讨土壤溶液吸光度指示土壤碳氮指标的可行性及土壤深度对其可能影响。结论如下:(1)表层土壤和深层土壤吸光度值均随波长增加而指数下降,但表层土壤吸光度值较高,下降速度较快,较低波长更有利于区分表层和深层土壤溶液吸光度差异;和深层土壤相比,表层0～20 cm土壤SOC、DON和SON与不同波长吸光度有更好的相关性,但DOC与不同波长吸光度的相关性表层和深层差异较小;(2)250～300 nm的8个吸光度值具有高度相关性,它们在分析土壤溶液吸光度变化时具有等效性;基于所有数据的拟合分析发现,低波长(如254 nm)吸光度与土壤SOC、DON和SON相关性最高(R2=0.53～0.59),而更高波长(340 nm及以上)相关性明显降低。但DOC与254、340、365和400 nm吸光度相关性相差不大(R2=0.25～0.33)。这些发现说明,土壤溶液吸光度值,特别是低波长(250～300 nm)可以表征落叶松林土壤碳、氮相关指标的变化,但是需要考虑不同碳氮指标以及不同土层之间的差异。

落叶松林土壤可溶性碳、氮和官能团特征的时空变化及与土壤理化性质的关系

土壤可溶性有机碳(DOC)、可溶性有机氮(DON)及其官能团特征在土壤碳、氮循环中作用非常重要。对25个不同年龄落叶松林样地、4个深度(0—20、20—40、40—60和60—80 cm)土壤DOC、DON、有机物官能团(芳香性、分子量和疏水性)特征指标(254、260、272 nm和280 nm的单位吸光度值SUVA:吸光度值/DOC含量)和土壤理化指标(土壤全碳SOC、全氮SON、pH值、电导率、容重)进行测定,旨在探究它们的时、空变化特征及与土壤理化指标相关关系。在空间尺度上,与SOC、SON一致,表层土壤DOC、DON多显著高于深层(P<0.05),但是4个单位吸光度值SUVA254、SUVA260、SUVA272和SUVA280均不存在差异(P>0.05);在时间尺度上,仅表层土壤DOC、SOC和SON随落叶松年龄显著线性增长(P<0.05),而深层DOC、SOC、SON、不同层土壤DON及各官能团指标均没有显著变化(P>0.05)。可见,土壤可溶性有机物内碳的累积(7 mg kg-1a-1)是SOC累积的一部分(762 mg kg-1a-1),但其DON及可溶性有机物芳香性比例、分子量大小及疏水性容量等官能团特征并未受落叶松生长时间以及土壤深度的显著影响。进一步回归分析表明这些官能团指标随土壤DOC含量增加而指数下降,深层土壤同时受DON显著影响。表层土壤DOC、DON与土壤SOC、SON、土壤电导率显著正相关(P<0.05),深层相关不显著(P>0.05),而官能团指标与土壤理化性质的相关性在各个土层均不显著,显示出表层土壤可溶性有机物的量,而不是官能团组成对土壤理化性质影响显著,而深层土壤可溶性有机物量对土壤理化性质不构成显著影响。对于从可溶性组分、官能团角度,分析落叶松人工林成长过程中土壤碳、氮时空变化具有科学意义。