秸秆-牛粪发酵过程中溶解性有机质的荧光光谱特征

摘要：

溶解性有机质(DOM)在自然生态系统有机物向无机物的转换过程中起重要作用.DOM在发酵过程中为微生物提供营养和能量,同时对腐殖质的迁移和转化具有重要的指示作用.牛粪有助于提高玉米秸秆腐殖化效率,使农业废弃物得以更好的利用.为探讨玉米秸秆-牛粪体积比2:8(T1)、4:6(T2)、6:4(T3)和8:2(T4)处理发酵过程中DOM的特征,采用三维荧光光谱-平行因子分析法,分析发酵底物中DOM的荧光组分;通过荧光指数(FI)和自生源指数(BIX)来表征DOM的来源,用腐殖化指数(HIX)分析发酵物料的腐殖化程度,并分析DOM各组分间最大荧光强度的相关性.结果表明:4个处理过程中DOM来源受自生源和外生源的共同影响(FI>1.4,0.8<BIX<1.0),其中T3具有较强的自生源特性.至第40 d时,4个处理的腐殖化程度尚较弱(HIX<1.5),T3的腐殖化程度相对较高.发酵过程中DOM包含3种荧光组分:类富里酸[紫外类富里酸(230～275/415～455 nm)和可见类富里酸(300～360/415和455 nm)]、类胡敏酸(250～275,340～370/455 nm)和类蛋白质[类色氨酸(225,275/330～345 nm)和类酪氨酸(220/303 nm)].4个处理DOM的3种荧光组分的荧光强度及相对百分比变化趋势一致:类富里酸和类胡敏酸升高,类蛋白质降低;各处理条件下总荧光强度均随发酵时间呈现先升高后降低的趋势,最后趋于稳定;最大总荧光强度出现在发酵过程的第15 d,其中T 3类胡敏酸荧光强度值及相对百分比最大.随着秸秆比例升高,荧光组分的相对百分比类蛋白质>类富里酸>类胡敏酸.类富里酸和类胡敏酸之间呈现极显著正相关.基于此,根据DOM荧光光谱特性,为提高玉米秸秆在有机物料发酵中的利用率,秸秆-牛粪体积比为6:4可作为实际堆肥的参考值.

关键词：溶解性有机质、三维荧光光谱、玉米秸秆、牛粪

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分类号：S141.4(肥料学)

资助基金：国家重点研发计划项目;北京市农林科学院科技创新能力建设专项;黑龙江省农业科学院科研项目;黑龙江省肥料工程技术研究中心能力提升项目

在线出版日期：2021-09-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：2846-2852