李財(cái)生，吳月穎，陳麗銘，吳治澎*，侯正偉，黃 成，吉恒寬，符傳良，吳蔚東

（1 海南大學(xué)熱帶作物學(xué)院，海南?？?570228；2 海南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與土壤研究所 / 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部海南耕地保育科學(xué)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站 / 海南省耕地保育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，海南?？?571100）

有機(jī)肥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中具有肥效周期長(zhǎng)、促進(jìn)微生物活動(dòng)、改良土壤結(jié)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)，有機(jī)肥與化肥配施不僅能夠彌補(bǔ)單獨(dú)使用化肥造成的微量元素不足的問題，還可以促進(jìn)作物生長(zhǎng)，減少化肥的用量與損失[1–2]。溶解有機(jī)質(zhì) (dissolved organic matter,DOM)通常被定義為能通過 0.7 μm、0.45 μm 或 0.2 μm等微米濾膜的一類有機(jī)化合物[3–5]，其具有較高的反應(yīng)活性、移動(dòng)性，在調(diào)節(jié)土壤呼吸、植物生長(zhǎng)、微生物代謝及養(yǎng)分循環(huán)中起著重要作用[6–7]。有機(jī)肥在施入土壤后，會(huì)帶入土壤大量的DOM，DOM較高的反應(yīng)活性會(huì)影響土壤的性質(zhì)。由于不同有機(jī)肥釋放的DOM不同，進(jìn)而影響土壤DOM的性質(zhì)及其環(huán)境行為[8–9]。因此，有必要研究不同有機(jī)肥釋放的DOM的組成性質(zhì)。

DOM是一種多分散、高度復(fù)雜和非均相的混合物，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此很難在分子水平上完全表征其組成[10]。然而，DOM含有大量的光吸收和發(fā)光基團(tuán)，使光譜學(xué)成為跟蹤其固有性質(zhì)的有效工具[11–12]。國內(nèi)外的研究者已經(jīng)使用各種光譜法研究DOM，例如傅里葉變換紅外光譜 (FTIR)、紫外?可見吸收光譜(UV-Vis)、三維熒光光譜 (3D-EEM)、核磁共振波譜儀 (NMR)和高效液相色譜質(zhì)譜 (HPLC-MS)等[13–14]。楊銀等[15]研究發(fā)現(xiàn)，由于不同的空間位置及周圍環(huán)境，會(huì)影響不同水源地DOM的熒光組分。李婉秋等[16]研究表明，不同秸稈生物炭的DOM因原料不同其含量和性質(zhì)存在差異，與Cu2+的絡(luò)合能力和親和力也不同。DOM的來源影響DOM的含量以及組成，進(jìn)而影響DOM的各種性質(zhì)。大量研究表明，不同有機(jī)肥的DOM的光譜特征差異明顯[17–19]。不同粒徑的DOM光譜性質(zhì)有著明顯的差異，Tareq等[20]研究發(fā)現(xiàn)，地下水和地表水DOM中具有相對(duì)較高的小分子百分比，高分子量的NOM的熒光強(qiáng)度可能低于低分子量的DOM，小分子具有更強(qiáng)的熒光活性。很多研究都集中在水環(huán)境的DOM[21–23]，但針對(duì)有機(jī)肥不同粒徑的DOM的含量組成以及光譜特征的研究較少。

因此，本研究采用超濾分級(jí)技術(shù)，綜合使用FTIR、UV-Vis和3D-EEM結(jié)合平行因子分析，研究4種不同來源有機(jī)肥釋放的溶解有機(jī)質(zhì)的粒徑分布和光譜特征，為有機(jī)肥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用提供理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 有機(jī)肥樣品的采集

在前期研究[24]的基礎(chǔ)上，選擇符合國家標(biāo)準(zhǔn)(NY 525―2012) 的4種具有代表性商品有機(jī)肥，包括海藻有機(jī)肥 (青島明月藍(lán)海生物科技有限公司)、羊糞有機(jī)肥 (?？谀嫌遛r(nóng)資有限公司)、蝦肽有機(jī)肥(湛江博泰生物有限公司)和小麥秸稈生物炭肥 (南京智融聯(lián)科技有限公司，制備溫度500℃)。

1.2 有機(jī)肥DOM溶液的提取和分級(jí)

有機(jī)肥DOM溶液的提取主要依據(jù)Huang等[25]的方法，所有樣品均風(fēng)干，研磨通過1 mm篩，然后用于提取DOM，簡(jiǎn)言之，稱取20 g有機(jī)肥，用超純水以 1/10 的固/液比 (干重) 提取，所有樣品在 220 r/min和25℃下振蕩24 h，并使用離心機(jī)在4000 r/min下離心30 min，上清液儲(chǔ)存在4℃下直到使用。

使用上清液提取有機(jī)肥中的DOM (粒徑<0.7 μm)，并用超濾裝置進(jìn)行分級(jí)，具體地說，DOM溶液依次通過裝有孔徑大小為0.7 μm、0.2 μm、100 kDa、1 kDa的濾膜的密閉超濾杯，通入氮?dú)饧訅?，用棕色瓶盛裝濾好的DOM溶液，分別為粒徑 <1 kDa、1～100 kDa、100 kDa～0.2 μm、0.2～0.7 μm下的濾液，不同孔徑下的濾液即代表不同分子量的DOM溶液，將濾液保存于4℃冰箱，用于后續(xù)的實(shí)驗(yàn)。采用島津TOC-L型總有機(jī)碳 (TOC) 分析儀測(cè)定各粒徑總碳及無機(jī)碳含量，兩者的差值為溶解性有機(jī)碳 (DOC)。

1.3 光譜測(cè)定

將4種不同粒徑下的 DOM 溶液分別進(jìn)行FTIR、UV-Vis、3D-EEM的測(cè)定，并計(jì)算SUVA254[26]、SUVA260[27]、腐殖化指數(shù) (humification index, HIX)[28]、熒光指數(shù) (fluorescence index, FI)[29]和自生源指數(shù)(autochthonous index, BIX)[30]，具體方法以及指標(biāo)含義如下：

紅外光譜：將DOM溶液冷凍干燥，壓片，采用傅里葉變換紅外光譜儀 (Spectrum 65，珀金埃爾默公司，美國) 掃描，掃描波數(shù)范圍 4000～450 cm–1，使用Origin 9.0 對(duì)各特征峰積分，計(jì)算各對(duì)應(yīng)官能團(tuán)的相對(duì)含量[31]。

紫外可見光譜：采用紫外可見分光光度計(jì) Lambda 25 UV spectrometer (PerKinEImer) 測(cè)定，設(shè)定掃描范圍：起始波長(zhǎng) 800 nm，終止波長(zhǎng) 220 nm，時(shí)間間隔1 nm。

三維熒光光譜：采用 F-320 熒光光譜分析儀 (天津港東科技)，150 W 氙燈為激發(fā)光源，光電倍增電壓為 700 V，掃描波長(zhǎng)范圍為激發(fā)波長(zhǎng) Ex=200～450 nm，發(fā)射波長(zhǎng)Em=230～650 nm，激發(fā)波長(zhǎng)和發(fā)射波長(zhǎng)增量均設(shè)為5 nm，狹縫寬度為10 nm，掃描間隔為 1 nm，掃描速度為 2400 nm/min。

SUVA254：254 nm處UV的吸光系數(shù)與DOC濃度之比 (SUVA254= UVA254/DOC)，示蹤 DOM 的芳香性，其值越大，表明芳香化程度越高，有機(jī)物越難被分解和利用。

SUVA260：260 nm處UV的吸光系數(shù)與DOC的濃度之比，表示DOM中疏水性組分的含量，值越大，DOM疏水組分所占比例越高。

腐殖化指數(shù) (humification index, HIX)：254 nm激發(fā)波長(zhǎng)下，熒光發(fā)射光譜中435～480 nm區(qū)域與300～345 nm區(qū)域的峰面積比值。值越高，表明腐殖化程度越高，DOM 較穩(wěn)定。HIX<4，表明DOM腐殖化程度較低；HIX>10，則腐殖化特征強(qiáng)。

熒光指數(shù) (fluorescence index, FI)：熒光激發(fā)波長(zhǎng) 370 nm 時(shí)，450 nm 與 500 nm 處發(fā)射光譜強(qiáng)度的比值，用來區(qū)分DOM的主要來源。FI>1.9，主要為微生物活動(dòng)所產(chǎn)生的內(nèi)源DOM，自生源特征明顯；FI<1.4，主要為以陸源輸入的外源性 DOM，自身生產(chǎn)力和微生物活動(dòng)等貢獻(xiàn)相對(duì)較低。

自生源指數(shù) (autochthonous index, BIX)：310 nm激發(fā)波長(zhǎng)下，發(fā)射波長(zhǎng)380 nm與430 nm處熒光強(qiáng)度的比值，反映DOM自生源相對(duì)貢獻(xiàn)，BIX值越大，自生源特征越明顯，類蛋白組分貢獻(xiàn)越大，生物可利用性越高。BIX在0.6～0.7，DOM自生組分較少，代表陸源輸入或受人類影響較大；BIX>1時(shí)，類蛋白組分貢獻(xiàn)大，代表生物或細(xì)菌引起的自生來源且有機(jī)質(zhì)為新近產(chǎn)生，生物可利用性高。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2016和SPSS 23.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。所有試驗(yàn)測(cè)定3個(gè)重復(fù)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)均為3個(gè)平行樣品測(cè)定的數(shù)據(jù)的平均值±標(biāo)準(zhǔn)差。使用單因素方差分析作顯著性檢驗(yàn)，鄧肯 (Duncan) 測(cè)驗(yàn)用于多重比較 (α= 0.05)，并運(yùn)用 Origin 9.0 作圖。

采用Matlab 2016b軟件對(duì)EEM光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行平行因子分析，將原始EEM光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化矯正并扣除空白，數(shù)據(jù)歸一化處理后提取模型得到2～7個(gè)組分，經(jīng)裂半分析、核心一致性分析和隨機(jī)初始化方法，最終確定出各有機(jī)肥的熒光組分為3～4個(gè)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同來源有機(jī)肥溶出DOC的含量及粒徑分布

從總量上看，4種有機(jī)肥DOC的含量以羊糞最高，達(dá)到2989 mg/kg，其次為海藻和蝦肽，分別為1266和1060 mg/kg，而小麥秸稈生物炭的含量最低，僅為308 mg/kg (圖1)。4種有機(jī)肥各粒徑間釋放的DOC含量差異明顯。從各粒徑含量來看，4種有機(jī)肥提取的DOC含量隨著粒徑的減小呈波動(dòng)變化趨勢(shì)，在粒徑<1 kDa時(shí)DOC含量達(dá)到最高。4種有機(jī)肥各粒徑DOC含量各不相同，但都以最小粒徑(<1 kDa) 所占比例最高，除海藻為47%外其余有機(jī)肥處理皆達(dá)到50%及以上，其大小順序?yàn)椋汉Ｔ?47%)<蝦肽 (53%)<小麥秸稈生物炭 (57%)<羊糞(70%)。

圖1 有機(jī)肥中各粒徑溶解性有機(jī)碳的含量及其百分比Fig.1 Concentration and percentage of dissolved organic carbon (DOC) with different size fractions in organic fertilizers

2.2 不同來源有機(jī)肥各粒徑DOM的紫外?可見光譜和熒光光譜特征值

為了解不同來源有機(jī)肥各粒徑DOM的光譜特征，本研究對(duì)DOM的紫外?可見光譜 (SUVA254和SUVA260) 和熒光光譜特征值 (BIX、FI和 HIX) 進(jìn)行分析 (表1)。隨著粒徑的減小，不同有機(jī)肥DOM的SUVA254和SUVA260值逐漸減小，其芳香化程度和疏水性組分含量逐漸降低。小麥秸稈生物炭的DOM在0.2～0.7 μm粒徑下的SUVA254和SUVA260要高于其他3種有機(jī)肥，其他3個(gè)粒徑的SUVA254和SUVA260均低于其他有機(jī)肥，表明其芳香組分和疏水組分主要為大粒徑分子。從各個(gè)粒徑上看，不同有機(jī)肥DOM的BIX值和FI值隨著粒徑的減小逐漸增大，其自生源成分逐漸減小，蛋白成分逐漸增多，受微生物的影響逐漸減小，以陸源輸入為主的外源性DOM的組分增加。蝦肽DOM各個(gè)粒徑的BIX>1，這表明其類蛋白組分含量高，自生來源有機(jī)質(zhì)豐富，生物可利用性高；羊糞DOM各粒徑的BIX介于0.6～0.7，表明其受人類影響較大。蝦肽DOM各個(gè)粒徑的FI>1.9，表明其主要為內(nèi)源DOM；而小麥秸稈生物炭的 DOM的 0.2～0.7 μm 和 100 kDa～0.2 μm粒徑組分的FI<1.4，這表明其DOM的較大粒徑組分主要為外源性，自身生產(chǎn)和微生物活動(dòng)貢獻(xiàn)相對(duì)較低。不同有機(jī)肥DOM的HIX值隨著粒徑的減小而減小，隨著粒徑的減小DOM的腐殖化程度逐漸降低，此外，盡管HIX的值逐漸減小，海藻、羊糞和蝦肽(蝦肽DOM的<1 kDa組分除外，其HIX為7.17)多數(shù)粒徑的DOM腐殖化程度依舊較高(HIX>10)，而小麥秸稈生物炭 1～100 kDa 和<1 kDa粒徑組分的腐殖化程度低 (HIX<4)。

表1 不同來源有機(jī)肥各粒徑DOM的紫外–可見光譜和熒光光譜特征值Table 1 Characteristic values of UV-Vis and fluorescence spectra of DOM with different size fractions of different organic fertilizers

2.3 不同來源有機(jī)肥各粒徑DOM三維熒光組分

利用Matlab平行因子分析，表2列出了海藻、羊糞和蝦肽有機(jī)肥DOM識(shí)別出的4個(gè)組分，分別為C1、C2、C3和C4；小麥秸稈生物炭肥DOM則識(shí)別出C1、C2和C3這3個(gè)組分 (表3)。

表2 3種有機(jī)肥(海藻、羊糞和蝦肽)的熒光組分特征Table 2 Characteristics of fluorescent components in three organic fertilizers (seaweed, sheep manure and shrimp peptides)

表3 小麥秸稈生物炭的熒光組分特征Table 3 Characteristics of fluorescent components in wheat straw biochar

由不同來源有機(jī)肥各粒徑DOM三維熒光組分分布(圖2)可知，4種有機(jī)肥的DOM各粒徑的組分差異明顯，除小麥秸稈生物碳的DOM在1～100 kDa C2組分占比最低外，4種有機(jī)肥的DOM皆以C2組分的含量最高，除羊糞和秸稈生物炭以外，4種有機(jī)肥的DOM以C4組分含量最低，這表明這4種有機(jī)肥的DOM主要以類腐殖質(zhì)熒光物質(zhì)為主，而色氨酸等類蛋白成分較少。從各粒徑上來看，隨著粒徑的減小，C1和C2組分的含量呈波動(dòng)變化，多在<100 kDa時(shí)含量最低，而在 <1 kDa時(shí)含量最大(羊糞和小麥秸稈有機(jī)肥除外)。

圖2 不同來源有機(jī)肥各粒徑DOM組分分布Fig.2 DOM component distribution of different organic fertilizers with different size fractions

2.4 不同來源有機(jī)肥各粒徑DOM的紅外光譜特征

圖3顯示了4種不同來源有機(jī)肥在粒徑 <0.7 μm和粒徑 <1 kDa下DOM的紅外吸收光譜。不同有機(jī)肥來源的DOM在兩種粒徑下的紅外吸收曲線特征峰類似。694 cm–1附近出現(xiàn)的信號(hào)峰表明烯烴CH2―存在，1100 cm–1附近出現(xiàn)的信號(hào)峰表明醇、多糖中C—O伸縮振動(dòng)的存在[39]，1400 cm–1附近出現(xiàn)的信號(hào)峰表明脂肪烴和含―CH3化合物C―H對(duì)稱彎曲振動(dòng)的存在[40]，1635 cm–1附近出現(xiàn)的信號(hào)峰表明芳香烴中C=C鍵的振動(dòng)、烯烴中 C=C 鍵、羧酸鹽中―COO–以及酰胺中C=O官能團(tuán)的不對(duì)稱伸縮以及氨基酸氨基N―H的伸縮振動(dòng)的吸收[41]，3400 cm–1附近出現(xiàn)的信號(hào)峰表明氨基酸鹽中的N―H、醇、酚以及羧酸中羥基O―H存在[26]。

圖3 不同來源有機(jī)肥兩種粒徑DOM的紅外光譜Fig.3 FTIR spectrum of DOM with two size fractions of different organic fertilizers

從4種不同來源有機(jī)肥在粒徑 <0.7 μm和粒徑<1 kDa下 DOM 的紅外吸收光譜各官能團(tuán)的相對(duì)含量 (表4)可以看出，在全量 (<0.7 μm) 上，4 種有機(jī)肥各個(gè)官能團(tuán)相對(duì)含量不同，當(dāng)粒徑 <1 kDa時(shí)，各個(gè)官能團(tuán)相對(duì)含量顯著降低。在粒徑為 <0.7 μm時(shí)，4種有機(jī)肥以氨基酸鹽中的N―H或羥基O―H含量最高，以烯烴CH2―含量最少，其次是C―O 鍵(除羊糞外，羊糞含有豐富的甲基―CH3、C―H鍵)，這表明4種有機(jī)肥的DOM均含有較多的醇、酚、多糖和碳水化合物。在粒徑 <1 kDa時(shí)，雖然各官能團(tuán)的相對(duì)含量顯著降低，但其含量大小順序不變，仍以氨基酸N―H鍵和羥基O―H含量最高，其次是芳香烴的C=C雙鍵和甲基―CH3、C―H鍵，而蝦肽和小麥秸稈生物炭的DOM還含有較多C―O鍵。

表4 不同來源有機(jī)肥兩種粒徑DOM各官能團(tuán)的相對(duì)含量(cmol/kg)Table 4 Relative contents of functional groups of DOM with two size fractions in different organic fertilizers

3 討論

3.1 不同來源有機(jī)肥DOC粒徑分布和含量差異

由DOC各粒徑的含量分布及百分比 (圖1)看，4種有機(jī)肥DOC各粒徑含量存在明顯差異，且DOC主要分布在小粒徑 (<1 kDa)。從全量 (粒徑<0.7 μm)上看，小麥秸稈生物炭的DOC含量最低，這是因?yàn)樯锾恐幸追纸獾睦w維素、半纖維組分的含量相對(duì)較低，溶解性有機(jī)物釋放減少[42]。田騰等[43]研究發(fā)現(xiàn)，從水稻秸稈、豬糞、雞糞和牛糞中提取的DOC的含量順序?yàn)樨i糞>雞糞>牛糞>水稻秸稈。不同有機(jī)物料其蛋白質(zhì)、糖分、纖維素等組分比例不同，因而DOC含量會(huì)存在差異，其DOC的各粒徑分布也會(huì)存在差異。張豐松等[18]研究發(fā)現(xiàn)，不同種類的動(dòng)物糞便及其堆肥不同分子量的DOC含量存在明顯差異，且豬糞的DOC小分子量部分占比高。Guo等[44]在研究密西西比河的DOC時(shí)發(fā)現(xiàn)，高分子量部分 (粒徑 0.2 μm～1 kDa) 占比均在 40% 左右；Xu等[22]在研究水環(huán)境中的DOM時(shí)發(fā)現(xiàn)，低分子量(粒徑<1 kDa) 的 DOM 含量 (41.2 %)小于高分子量(粒徑 0.45 μm～1 kDa) 的含量 (58.8 %)，這與本研究的結(jié)果相反。不同的分級(jí)方式會(huì)影響DOC的粒徑分布，由于DOC是非均質(zhì)混合物，使用不同系列孔徑的濾膜提取DOC，其粒徑分布可能會(huì)不同，因此，DOC的粒徑分布不僅與源相關(guān)，也可能與使用的特定膜的孔徑有關(guān)[21]。

3.2 不同來源有機(jī)肥各粒徑DOM的光譜特征

本研究中，4種有機(jī)肥各粒徑的DOM紫外光譜特征值中，蝦肽、海藻和羊糞差異并不明顯，但小麥秸稈生物炭的大粒徑 (0.2～0.7 μm) 和小粒徑間差異顯著，且各有機(jī)肥的SUVA254和SUVA260隨著粒徑的減小而減小。小麥秸稈生物炭DOM在粒徑0.2～0.7 μm 的 SUVA254和 SUVA260最大，其芳香化程度最高，分子量大且疏水性成分含量高，即小麥秸稈生物炭DOM含有較多的大分子量的腐殖質(zhì)物質(zhì)(如酚類物質(zhì)等)，研究表明，生物質(zhì)中的不穩(wěn)定有機(jī)化合物 (如半纖維素和纖維素) 比穩(wěn)定的化合物更有可能在低于500℃的溫度下降解，導(dǎo)致生物炭中DOM向更穩(wěn)定的芳香結(jié)構(gòu)富集[45]。4種有機(jī)肥各粒徑的SUVA254和SUVA260具有同樣的變化趨勢(shì)，研究表明，SUVA254和SUVA260存在正相關(guān)關(guān)系，芳香結(jié)構(gòu)和疏水性存在密切關(guān)系，即芳香性結(jié)構(gòu)主要存在于疏水組分中[46]，吳月穎等[13]在研究不同水稻土各粒徑DOM時(shí)也有類似發(fā)現(xiàn)。

4種有機(jī)肥各粒徑的HIX差異顯著，且隨著粒徑的減小而減小，有機(jī)肥的腐熟過程中，其腐殖化程度不斷增加，多肽和糖類等轉(zhuǎn)化為大分子的腐殖質(zhì)[18,47]，Nebbioso等[48]將DOM分子劃分為氨基酸等小分子量部分(粒徑<1 kDa)與腐植酸等大分子量部分(>1 kDa)，因此，4種有機(jī)肥大粒徑的HIX要高于小粒徑。研究表明，生物炭經(jīng)過高溫后，多酚和其他芳香結(jié)構(gòu)組成的類腐殖酸物質(zhì)在生物炭的制備過程中可能被熱解[19, 49]，因此小麥秸稈生物炭的腐殖化程度最低。小麥秸稈生物炭0.2～0.7 μm和100 kDa～0.2 μm粒徑DOM的FI<1.4，且BIX<1，這表明小麥秸稈生物炭以外源性DOM為主，受人類活動(dòng)影響大且自身生產(chǎn)力和微生物活動(dòng)等貢獻(xiàn)相對(duì)較低，研究表明，裂解后生物炭DOM的生物活性出現(xiàn)明顯下降，裂解過程提高了生物炭穩(wěn)定性[42]；而蝦肽的FI和BIX表明其以內(nèi)源性DOM為主，自生來源和微生物活動(dòng)影響明顯，類蛋白組分含量高，生物可利用性強(qiáng)。4種有機(jī)肥的FI和BIX隨著粒徑的減小而增大，這與SUVA254、SUVA260和HIX的變化趨勢(shì)相反，Xu等[21]發(fā)現(xiàn)這些熒光指數(shù)的變化對(duì)DOM的粒徑大小具有依賴性，所有樣品的HIX值均隨粒徑的減小而減小，F(xiàn)I和BIX值隨粒徑的減小而增大，陳雪霜等[50]也有類似的發(fā)現(xiàn)，這表明DOM的小粒徑成分腐殖化程度較低，蛋白質(zhì)等微生物活動(dòng)產(chǎn)生的內(nèi)源成分含量較多。4種有機(jī)肥各粒徑的三維熒光組分皆以C1和C2組分為主，即DOM主要為降解的半醌類物質(zhì)和疏水性的高分子物質(zhì)，類蛋白成分相對(duì)較少。余旭芳等[51]發(fā)現(xiàn)在堆肥生產(chǎn)過程中，類蛋白成分 (C3) 減少，C1和C2組分增加。各粒徑的熒光組分 (C1 和 C2) 變化類似，在粒徑 1～100 kDa最小，在粒徑<1 kDa時(shí)最大，He等[11]利用尺寸排阻色譜–有機(jī)碳檢測(cè)器(為SEC–OCD)將DOM分為大分子部分(粒徑>10 kDa，非腐殖質(zhì)高分子量親水性生物大分子，如蛋白質(zhì)和一些多糖) 和小分子部分(粒徑<1 kDa的腐殖質(zhì)和低分子量有機(jī)質(zhì)，如醛、酮、羧酸等)，這與本研究的結(jié)果一致。

4種不同來源有機(jī)肥在粒徑 <0.7 μm和粒徑 <1 kDa下 DOM 的紅外吸收曲線特征峰類似，但各官能團(tuán)的相對(duì)含量不同。4種有機(jī)肥皆以N―H和O―H鍵為主，說明4種有機(jī)肥含有較多的多糖和碳水化合物，研究表明，有機(jī)肥中含有較多的含氧官能團(tuán)(羧基和羰基)[52]。吳景貴等[53]發(fā)現(xiàn)不同有機(jī)肥腐解形成的水溶性胡敏酸含有的官能團(tuán)種類沒有顯著差別，且隨著腐解的進(jìn)行，其烷基的含量升高，脂族性增強(qiáng)，而且糖類等碳水化合物含量增加。4種有機(jī)肥在粒徑 <1 kDa時(shí)C=C和O―H的含量減少，表明其芳香結(jié)構(gòu)、蛋白質(zhì)和多糖含量減少，這與SUVA254和HIX在最小粒徑出現(xiàn)最小值相對(duì)應(yīng)。小麥秸稈生物炭的兩種粒徑的官能團(tuán)相對(duì)含量最小，在熱解過程中，生物炭的結(jié)合水脫離，導(dǎo)致羥基峰下降，進(jìn)而生物炭DOM中的羥基含量也降低[54–55]。

DOM的生物可利用性與DOM的分子量、極性組分含量有關(guān)，分子量越大，極性組分含量越低，其越難被降解[17]，因此，4種有機(jī)肥其大粒徑組分的SUVA254、SUVA260和HIX要大于小粒徑組分，與粒徑大小呈現(xiàn)出正相關(guān)關(guān)系，表明大粒徑的DOM芳香化程度、腐殖化程度和疏水組分高，難被降解，生物可利用性低，這也對(duì)應(yīng)了紅外光譜4種有機(jī)肥在小粒徑時(shí)C=C和O―H的含量減少，其醇、酚和芳香類物質(zhì)含量減少；而FI和BIX與粒徑大小呈現(xiàn)出負(fù)相關(guān)關(guān)系，表明小粒徑類蛋白組分 (C4) 含量高且易被降解。

4 結(jié)論

供試4種有機(jī)肥各粒徑DOC含量差異明顯，除海藻外，其余有機(jī)肥粒徑<1 kDa的組分所占比例皆達(dá)到50%及以上。4種有機(jī)肥DOM中大粒徑組分的SUVA254、SUVA260和HIX值高于小粒徑，而FI和BIX值低于小粒徑組分。有機(jī)肥各粒徑DOM主要由降解的半醌類物質(zhì)和疏水性的高分子物質(zhì) (C1和C2組分)組成，類蛋白成分相對(duì)較少。小粒徑DOM腐殖化程度低，醇、酚和芳香類物質(zhì)含量少。有機(jī)肥的光譜特征表明，小麥秸稈生物炭DOM的生物穩(wěn)定性要高于其他有機(jī)肥，過量施用不利于微生物對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)的降解利用；而蝦肽來源有機(jī)肥DOM中的類蛋白組分含量高，生物可利用性高，施用蝦肽有機(jī)肥可能有利于微生物對(duì)土壤DOM的降解利用。