植被覆盖下坡面降雨径流对土壤DOM荧光特性的影响

摘要

当前水土流失问题严重,侵蚀环境下土壤生态系统的健康至关重要,而植被覆盖具有固碳保水的作用,利用人工径流设备与人工降雨设备,在6°有无植被种植坡地模拟降雨(暴雨:50 mm·h^(-1)),结合三维荧光光谱技术耦合平行因子法,分析土壤不同坡位径流液中的溶解性有机质(DOM)的来源和组分结构,探究DOM对土壤固碳保水的响应关系。结果表明:(1)与裸地相比,植被覆盖下不同坡位DOM中泥沙含量、可溶性碳(DOC)含量呈现相同的变化趋势:地上径流>壤中流>地下径流;土壤侵蚀量和径流量的变化趋势分别为:壤中流>地下径流>地上径流,地下径流>壤中流>地上径流。(2)根据荧光指数分析,FI与BIX的表征结果基本一致,地上径流DOM来源受内源物代谢影响最大,其次是壤中流,地下径流影响最小,植被覆盖与裸地相比腐殖化来源由内源转变为内源、外源共同作用。腐殖化系数(HIX)与径流液腐殖化程度成正相关关系,植被覆盖下的HIX指数大于裸地的HIX指数,表明径流液腐殖化程度地上径流>壤中流>地下径流,因此植被覆盖可以提高径流液腐殖化程度。(3)平行因子分析表明,不同径流液DOM包括4种荧光组分:类胡敏酸(C1:Ex/Em=260/455 nm)、紫外类富里酸(C2:Ex/Em=240/395 nm)、类色氨酸(C3:Ex/Em=230~275/335,230~275/400 nm)及类酪氨酸(C4:Ex/Em=215/395 nm)。(4)对不同处理荧光强度与F_(max)值分析发现,有植被覆盖处理的F_(max)值均大于裸地,C1、C2和C4组分的F_(max)值变化趋势一致:地上径流>壤中流>地下径流,C3组分的F_(max)值变化趋势:地上径流壤中流>地下径流。(5)相关分析表明径流量、侵蚀量、泥沙含量相互呈正相关,而C1和C4组分与径流量和侵蚀量呈显著负相关。基于此,根据坡面降雨径流DOM荧光光谱特性,植被覆盖通过改变土壤中的有机质组分,类胡敏酸和类蛋白质物质的稳定性和含量对土壤固土保水有重要作用。