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川西高原若尔盖湿地环境变化梯度下土壤cdom三维荧光特征分析(附件)

2021-08-21 15:44编辑: www.51jrft.com51今日论文网
川西高原草甸和高寒湿地作为青藏高原极为重要的土壤碳库,对青藏高原具有重要的生态意义。若尔盖湿地是中国残存面积最大的高原泥炭沼泽, 具有丰富的生物多样性和生态资源[1]。研究高原土壤溶解性有机质特征及其与土壤碳库关系,对于理解高寒区域土壤碳输出通量及强度具有重要意义。本文以若尔盖湿地不同水分环境梯度下土壤水溶性有机质(DOM)为研究对象,利用三维荧光和平行因子分析方法(EEM-PARAFAC),研究高寒湿地土壤水溶性有机碳组分特征及其来源。结果表明若尔盖湿地土壤CDOM三维荧光光谱显示出3个组分,经分析分别是C1(类富里酸物质)、C2(类胡敏酸物质)和C3(类溶解性物质,类色氨酸类)。湿地DG和PH系列土样中类腐殖质类物质的荧光强度都很高;组分C3属于类溶解性微生物代谢产物,荧光强度较低。湿地WT系列样品中三个组分的贡献率相差不大。相关性分析显示DG土样中FI与BIX,HIXa与HIXb,C1与C2、C3均为极显著相关;PH土样中FI与BIX,HIXa与HIXb,C1与C2为极显著相关,C3与C1、C2相关性水平显著;WT土样中FI与BIX,HIXa与HIXb显著正相关,C3与BIX负相关。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言2
1 材料与方法2
1.1 研究区域概况 2
1.2 样品采集与处理2
1.3 样品分析方法3
1.4 数据处理分析3
2 结果与分析4
2.1 土壤CDOM的荧光特征组分4
2.2 裂半分析4
2.3 高原湿地土壤CDOM荧光强度5
2.4 高原湿地土壤荧光特征参数分析5
2.5 土壤CDOM相关性分析6
3 讨论 8
3.1 土壤CDOM的荧光特征组分8
3.2 湿地土壤CDOM荧光强度8
3.3 湿地WT系列土样CDOM荧光强度8
3.4 荧光特征参数分析8
3.5 相关性分析8
致谢9
参考文献9
图1 高原湿地土壤CDOM的3个组分EEMs4 *51今日免费论文网|www.51jrft.com +Q: @351916072

图2 川西高原湿地土壤CDOM的裂半分析结果4
图3 高原湿地土壤CDOM各组分荧光强度结果5
表1 川西高原湿地及高寒土壤采样清单3
表2 高原湿地土壤CDOM荧光参数特征6
表3 若尔盖干旱化湿地土壤的荧光组分与荧光参数相关性分析7
表4 若尔盖草甸湿地土壤的荧光组分与荧光参数相关性分析7
表5 若尔盖小丘间凹地土壤的荧光组分与荧光参数相关性分析8
川西高原若尔盖湿地环境变化梯度下
土壤CDOM三维荧光特征分析
引言
引言
川西高原草甸和高寒湿地(海拔高,温度低)作为世界屋脊青藏高原极为重要的土壤碳库和生物样本库,对青藏高原具有极为重要的环境保护和生态研究意义。若尔盖湿地是中国残存面积最大的高原泥炭沼泽, 具有丰富的生物多样性和生态资源[1]。同时若尔盖湿地还是有名的中华水塔,更处于国际重要湿地名录中,是目前我国最重要且最具有研究价值的高寒地区土壤有机质碳库。
溶解性有机质(Dissolved Organic Matter,DOM)系指用 0.45μm 滤膜过滤后的水体或土壤溶液中可溶态的有机质[2]。土壤DOM主要来源于植物残体、植物根系的分泌物,以及土壤有机质中存在的腐殖质等[3]。溶解有机质(DOM)不仅对土壤有机污染物、营养循环的研究有重要意义,更对全球气候变化起着极为重要的影响作用,是生态系统中最具动态流动性和土壤活性的有机化合物之一。
有色溶解性有机物(Chromophoric Dissolved Organic Matter,CDOM)是溶解性有机质(DOM)中极为核心的组分之一。基于CDOM自身的相关特性,CDOM能够与紫外可见光光谱或三维荧光光谱之间存在对应的关系。对CDOM进行特征分析,能够较为全面地反应出土壤DOM的来源,组分情况,以及DOM在土壤中的动态过程,因此对于CDOM的研究日益引起业内人士的重视。EEM荧光光谱能够反应出大量关于DOM组分结构的信息,对荧光光谱的激发/发射(Ex/Em)波长的不同区域进行整理划分,可对激发发射矩阵荧光团加以区分,以此来体现各组分的相应情况。荧光团a峰值区域(Ex/Em介于300310/410430之间)可代表胡敏酸类腐殖质物质的相应情况;荧光团b的峰值区域(Ex/Em介于270280/300330之间)能够代表典型的芳香族氨基酸;荧光团c的峰值区域(Ex/Em介于240250/430440之间)可作为腐殖质物质的代表。因此可通过对应区域的荧光强度来推断高寒湿地土壤水溶性有机碳的来源以及水溶性有机碳各组分的相关特征。
以PARAFAC分析鉴定方法,对来自不同采样区域的所有土壤样品进行处理,得到三个组分的EEM位置、代表性EEMs和荧光光谱荷载的相关数据。荧光光谱的总荧光强度反映了CDOM 荧光团浓度,能够较为全面较为客观地体现CDOM 中各个荧光团的整体所占比重情况。而通过对CDOM 荧光团浓度的高低进行观察研究,可以反应出湿地土壤中有机碳的相应转变特征及对应的转变规律、碳氮磷和干旱化等环境因子的DOM组分及荧光特征动态,并以此推测影响机制。
对于高原土壤溶解性有机质的相关特征,以及溶解性有机质与土壤碳库关系的分析研究,有助于更好地理解高寒区域土壤碳输出通量和输出强度。研究若尔盖湿地土壤DOM组分在不同环境变化梯度下的变化,不但可以评估若尔盖湿地健康状况,还能为湿地生态系统保护与恢复提供科学依据。同时,该研究对进一步探索在全球变化背景下区域环境效应的特征具有重要理论价值。
1 材料与方法
1.1 研究区域概况
研究区域地处川西高原(四川省阿坝藏族羌族自治州若尔盖县),位于四川盆地和青藏高原东侧边缘的过渡地带,该研究区域气候随着海拔高度的变化呈现出明显的垂直性差异。地理学上,将处于2500m至4100m海拔高度的坡谷地带划分为寒温带,而海拔高度达到4100m及以上的地带划分为寒带,该地带终年积雪。若尔盖县属高原寒温带湿润季风气候,降水多集中于每年的五月下旬至七月中旬,每年的降水量为648.5mm,年平均气温约在1℃左右。一般九月下旬,土壤开始冻结,直至次年五月中旬才能够完全解冻,冻土最深甚至可达72mm。
1.2 样品采集与处理
本研究于2017年6月中旬在四川阿坝藏族羌族自治州若尔盖县不同海拔的三个样地采集土壤样品(详见表1)。不同取样点的每个样地采集三个重复的土壤样品,依照0至10cm的表土层、10至20cm的亚土层来分层,各土层收集样品约200克。土壤样品采集后除去土壤里面的砂石、根系、植物残体等杂质,使样品自然风干后将土样充分研磨并过100目筛。将过筛后的不同海拔土壤样品混合均匀并密闭储藏于4℃的冷藏室中待用。

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