摘要
以 2021 年布设于甘肃省定西市李家堡镇的有机物料施用模式田间定位试验为研究对象，利用紫外-可见光谱技术，探索了单施生物质炭（B）、秸秆还田（S）、生物质炭配施秸秆（BS）、1 次添加 4 年生物质炭 （B4）、常规施肥（CK）5 种有机物料添加模式下陇中旱作农田 2022 和 2023 年土壤溶解性有机碳（DOC）的紫外-可见光光谱特征。结果表明：添加秸秆与生物质炭能显著增加 DOC 含量，且 S 处理下的 DOC 含量更高，较 CK 处理显著提升了 141.90% ～ 223.79%。秸秆与生物质炭添加处理均可显著增加有色溶解性有机物［以α（355） 表征］的含量，B 处理效果最优，较 CK 处理显著提升了 191.22% ～ 244.10%。添加秸秆与生物质炭后 DOC 的光谱吸收值 SUVA254、SUVA260 和 SUVA280 均有所增加，但 S 处理效果不显著；添加有机物料可降低光谱吸收比 E2/E3、E3/E4、E4/E6，S 处理下降趋势最显著。CK 处理与 B、S、BS、B4 处理 10 ～ 30 cm 土层 DOC 的 E3/E4 值均大于 3.5，表明土壤中 DOC 以富里酸为主，而 B、S、BS、B4 处理 0 ～ 10 cm 土层 DOC 的 E3/E4 值小于 3.5，表明其土壤中 DOC 以胡敏酸为主。综上所述，S 处理对 DOC 含量及腐殖化的提升效果最优，BS 处理对 DOC 分子的芳香性、疏水性及分子量提升效果最佳。
Abstract
The Ultraviolet Visible spectroscopic characteristics of soil dissolved organic carbon（DOC）in Central Gansu dryland soil in 2022 and 2023 were investigated in a field trial conducted in Lijiabu township，Dingxi city，Gansu province in 2021 using Ultraviolet Visible spectroscopy. Five treatments were set up，including single application of biochar（B）， returning straw to the field（S），combined application of biochar and straw（BS），one-time addition of 4-year biochar （B4），conventional fertilization（CK）. The results showed that the addition of straw and biomass charcoal significantly increased the DOC content，and the DOC content was higher in the S treatment，which was 141.90%-223.79% higher than that in the CK treatment. Both straw and biomass charcoal addition treatments significantly increased the content of coloured dissolved organic matter［characterized by α（355）］，and the B treatment was the most effective，with a significant increase of 191.22%-244.10% compared to the CK treatment. The spectral absorption value SUVA254，SUVA260 and SUVA280 of DOC increased with the addition of straw and biomass charcoal，but the effect of S treatment was not significant；the addition of organic materials decreased spectral absorption ratio E2/E3，E3/E4，E4/E6，and the decreasing trend was most significant in S treatment. The E3/E4 values of DOC in the 10-30 cm soil layer of the CK treatment and the B，S，BS and B4 treatments were all greater than 3.5，indicating that the soil DOC was mainly dominated by fulvic acid，while the E3/E4 values of DOC in the 0-10 cm soil layer of the B，S，BS and B4 treatments were less than 3.5，indicating that their soil DOC was mainly dominated by humic acid. In summary，the S treatment had the best effect on the improvement of DOC content and humification，and the BS treatment had the best effect on the improvement of aromaticity，hydrophobicity and molecular weight of DOC molecules.
Keywords
溶解性有机碳（DOC）作为土壤有机碳（SOC） 中最活跃的组分之一，尽管只占 SOC 库中很小的一部分，却参与了土壤中有机和无机物质的迁移、转化和降解等过程，在调节土壤养分循环等方面起着重要作用[1-2]。研究表明 DOC 可通过微生物呼吸作用影响 CO2 释放量的变化[3]，可见 DOC 的动态变化与 SOC 的循环和动态平衡密切相关。王玉竹等[4] 的研究表明秸秆还田可提高土壤活性有机碳组分的含量，Blanco-Canqui 等[5] 的研究表明生物质炭通过吸附作用减少了 DOC 的矿化分解，从而促进了 SOC 的积累。DOC 主要来源于植物凋落物、根系分泌物、微生物活动及有机质分解等[6]，具有流动性强、生物活性高和稳定性差等特点[7]。
作为最早研究 DOC 结构的一种光谱技术，紫外-可见光谱（UV-Vis）技术[8]虽然不能明确提供样品的官能团组成，但具有灵敏度高、所需样品量少等优点[9]，被广泛用于湖泊、海洋、土壤、沉积物 DOC 的研究中[10-11]，且常用此技术来鉴别有机物中是否存在芳香结构或者共轭体系。目前， UV-Vis 技术已被广泛用于表征 DOC 的结构特征，并取得了良好效果，如特征紫外光谱吸收值、特征紫外光谱吸收比、紫外光谱吸收系数等。有研究表明，有机物料施用对 DOC 含量有显著影响[12]。秸秆与生物质炭作为两种常见的有机物料，施入土壤后使其环境因子发生变化，从而改变 DOC 含量及组分，而 DOC 变化会引起 SOC 库的变化，进而影响土壤碳库的稳定性[13]。
陇中黄土高原半干旱丘陵沟壑区是我国水土流失主要区域之一，该区土壤可溶性养分、有机碳易流失，此现象不利于农业和生态的可持续发展[14]。 DOC 对农田管理措施的响应十分敏感，能反映出 SOC 的动态变化[15-16]，但关于添加秸秆和生物质炭对陇中黄土高原旱作农田 DOC 影响的研究鲜见报道。因此，本研究依托 2021 年布设于甘肃省定西市李家堡镇的有机物料施用模式田间定位试验，结合 UV-Vis 技术系统探究有机物料施用对 DOC 含量及结构特征的影响，揭示有机物料施用模式下其含量与结构特征的变化规律，以期为陇中黄土高原旱作农田提高土壤肥力和改善土壤质量提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试区概况
试验布设于甘肃省定西市李家堡镇麻子川村 （35°28′N，104°44′E），该区平均海拔高度 2000 m 左右，土壤为典型的黄绵土，土质绵软，质地均匀。年均太阳辐射 594.7 kJ·cm-2，年均日照时数 2476.6 h，无霜期 140 d，年均大气温度 6.4℃， ≥ 0℃积温 2933.5℃，≥ 10℃积温 2239.1℃；干燥度 2.53，80% 保证率的降水量为 365 mm，多年平均降水量 390.9 mm，年蒸发量 1531 mm，变异系数为 24.3%，为典型的雨养农业区。试验开始时耕层土壤理化性质：pH 值 8.81，有机碳含量 7.20 g·kg-1，全氮含量 0.90 g·kg-1。
1.2 试验设计
试验始于 2021 年，设置单施生物质炭（B）、秸秆还田（S）、生物质炭配施秸秆（BS）、1 次添加 4 年生物质炭（B4）、常规施肥（CK）5 个处理，采取随机区组设计，每个处理 3 次重复，共计 15 个小区，小区面积 28 m2 （4 m×7 m），按照“等碳量”原则添加生物质炭和小麦秸秆，具体处理方式如表1所示。小麦秸秆于每年收获后利用铡草机切割为 3～5 cm 长的小段均匀散布于还田小区，利用旋耕机将秸秆和生物质炭翻埋入土壤（三耕两耱，耕深 18 cm±2 cm）。各处理于每年播种前均施入 P2O5 105 kg·hm-2（过磷酸钙， P2O5 含量为 14%），氮素 100 kg·hm-2（尿素，N 含量为 46%），后期不追肥，施肥结束后，迅速利用播种机播种（播深 7 cm±2 cm），待肥料与土壤混合，利用耙耱将地耱平，各小区田间管理方式相同。
表1不同处理描述
供试作物为‘定西 42 号’春小麦（Triticum turgidum L.），采用春小麦连作并遵循定西当地传统耕作生产方式，于每年 3 月下旬播种，播种量为 187.5 kg·hm-2，行距 20 cm，7 月下旬收获，收获后三耕两耱。供试生物质炭为商丘三汇贸易有限公司生产的秸秆生物质炭，碳含量 45.68%，氮含量 1.04%；供试秸秆来源于作物收获秸秆，含碳量 40.21%，氮含量为 0.55%。
1.3 样品采集与测定
1.3.1 样品采集
于 2022 年和 2023 年 7 月底作物收获后，采用梅花法分别采集各小区 0～5、5～10、10～20、 20～30 cm 土样 1000 g 左右，去除植物枯落物和碎石块等，混匀后分装为生物样和化学样运回实验室。生物样储存于 4℃冰箱中，过筛后用于 DOC 的测定，化学样置于阴凉处自然风干，过筛后用于 SOC 的测定。
1.3.2 测定指标与方法
SOC 的测定：采用重铬酸钾氧化-外加热法测定[17]。
DOC 溶液的提取：称取过 2 mm 筛的新鲜土样（折算为 10.00 g 干土）于 100 mL 离心管中，加入去离子水 50 mL（水土比为 5∶1），25℃下保持 200 r·min-1 振荡浸提 1 h，以 4000 r·min-1 低温离心 20 min，上清液用 0.45 μm 的水系滤膜过滤，所得滤液即为 DOC 提取液，置于 4℃冰箱中保存备用[18]。使用碳氮联合分析仪（Multi N/C 2100 S 型） 测定 DOC 浓度。
DOC 光谱分析：紫外-可见光谱采用双光束紫外可见分光光度计（TU-1901）进行测定，以超纯水做空白以校准基线，选用光程为 10 mm 的石英比色皿，在波长范围为 200～700 nm 内每间隔 1 nm 进行吸光度测定[19]。紫外-可见光谱相关特征参数如表2所示。
1.4 数据处理
试验数据均采用 SPSS 26.0 进行统计分析，在单因素方差分析和最小显著差异法下进行不同处理之间的多重比较，采用 Pearson 相关性分析检验各项紫外特征参数与 DOC 的相关性，所有数据均以 P ≤ 0.05 视为差异显著。采用 Origin 2021 进行图表绘制。
表2紫外-可见光谱相关特征参数描述
注：A 代表吸光度，L 代表比色皿的光程路径（m）。DOC 为溶解性有机碳，CDOM 为有色溶解性有机物。
2 结果与分析
2.1 添加秸秆、生物质炭对陇中黄土高原旱作农田 SOC 的影响
由图1可知，2022 和 2023 年，SOC 含量变化范围为 6.88～11.79 g·kg-1，各处理 SOC 含量均随土层加深而降低，不同土层 SOC 含量排序均为 1次添加 4年生物质炭 >单施生物质炭 >秸秆还田 >生物质炭配施秸秆 >常规施肥，在 0～30 cm，各土层 SOC 含量均以 1 次添加 4 年生物质炭处理显著高于常规施肥处理。在 0～5 cm 土层，较之常规施肥处理，单施生物质炭、秸秆还田、生物质炭配施秸秆和 1 次添加 4 年生物质炭处理（各处理两年均值，下同）分别增加了 21.70%、 20.98%、14.11% 和 28.98%（P ≤ 0.05，下同）；在 5～10 cm 土层，较之常规施肥处理，单施生物质炭、秸秆还田、生物质炭配施秸秆和 1 次添加 4 年生物质炭处理分别增加了 18.43%、17.43%、 8.34% 和 26.68%；在 10～20 cm 土层，较之常规施肥处理，单施生物质炭、秸秆还田、生物质炭配施秸秆和 1 次添加 4 年生物质炭处理分别增加了 21.17%、19.36%、17.88% 和 32.52%； 在 20～30 cm 土层，较之常规施肥处理，单施生物质炭、秸秆还田、生物质炭配施秸秆和 1 次添加 4 年生物质炭处理分别增加了 11.60%、9.01%、2.82% 和 15.05%。
2.2 添加秸秆、生物质炭对陇中黄土高原旱作农田 DOC 的影响
由图2可知，2022 和 2023 年，各处理 DOC 含量在土壤的垂直分布中随土层加深呈逐渐降低趋势。单施生物质炭、秸秆还田、生物质炭配施秸秆和 1 次添加 4 年生物质炭处理均显著高于常规施肥处理，单施生物质炭和秸秆还田处理在 0～30 cm 土层较之常规施肥处理提升了 1 倍以上。在 0～5 和 5～10 cm 土层，单施生物质炭和秸秆还田处理显著高于生物质炭配施秸秆、1 次添加 4 年生物质炭和常规施肥处理，但单施生物质炭与秸秆还田处理间无显著性差异；在 10～20 和 20～30 cm 土层，秸秆还田处理显著高于单施生物质炭、生物质炭配施秸秆、1 次添加 4 年生物质炭和常规施肥处理；在 10～20 cm 土层，较之单施生物质炭、生物质炭配施秸秆、1 次添加 4 年生物质炭和常规施肥处理，秸秆还田处理分别显著增加了 34.19%、 109.16%、141.47% 和 203.85%； 在 20～30 cm 土层，较之单施生物质炭、生物质炭配施秸秆、1 次添加 4 年生物质炭和常规施肥处理，秸秆还田处理分别显著增加了 63.80%、115.74%、178.64% 和 223.79%。
图1不同处理土壤有机碳变化
注：图中同一土层不同小写字母表示各处理间差异显著（P ≤ 0.05），下同。
图2不同处理土壤溶解性有机碳变化
2.3 添加秸秆、生物质炭对陇中黄土高原旱作农田 DOC/SOC 的影响
由图3可知，2022 和 2023 年 1 次添加 4 年生物质炭与常规施肥处理间均无显著性差异。在 0～10 cm 土层，DOC/SOC 均以单施生物质炭和秸秆还田处理显著高于生物质炭配施秸秆、1 次添加 4 年生物质炭和常规施肥处理，且单施生物质炭与秸秆还田处理间无显著性差异；在 10～20 cm 土层，2022 年以秸秆还田处理最高，较单施生物质炭、生物质炭配施秸秆、1 次添加 4 年生物质炭和常规施肥处理分别显著增加了 11.49%、 103.64%、124.81% 和 123.72%，2023 年以单施生物质炭处理最高，较秸秆还田、生物质炭配施秸秆、1 次添加 4 年生物质炭和常规施肥处理分别显著增加了 56.08%、106.31%、205.90% 和 180.48%； 在 20～30 cm 土层，2022 年以秸秆还田处理最高，较单施生物质炭、生物质炭配施秸秆、1 次添加 4 年生物质炭和常规施肥处理分别显著增加了115.50%、93.07%、164.98% 和 161.70%；2023 年以单施生物质炭处理最高，较秸秆还田、生物质炭配施秸秆、1 次添加 4 年生物质炭和常规施肥处理分别显著增加了 103.61%、105.38%、211.02% 和 217.74%。
图3不同处理土壤溶解性有机碳 / 有机碳值
2.4 SOC、DOC 与外源碳之比
由图4、图5可知，在等碳量投入条件下，均以生物质炭配施秸秆处理对 SOC 与 DOC 的提升效率最高，是单施生物质炭、秸秆还田和 1 次添加 4 年生物质炭处理提升效率的 2 倍以上。由图4可知，在 0～20 cm 土层，生物质炭配施秸秆较单施生物质炭、秸秆还田和 1 次添加 4 年生物质炭处理分别显著提升了 70.03%、77.03% 和 79.83%； 在0～30 cm 土层，生物质炭配施秸秆较单施生物质炭、秸秆还田和 1 次添加 4 年生物质炭处理分别显著提升了 69.92%、76.93% 和 79.88%。由图5可知，在 0～20 cm 土层，生物质炭配施秸秆较单施生物质炭、秸秆还田和 1 次添加 4 年生物质炭处理分别显著提升了 54.22%、59.48% 和 84.85%；在 0～30 cm 土层，生物质炭配施秸秆较单施生物质炭、秸秆还田和 1 次添加 4 年生物质炭处理分别显著提升了 53.77%、58.62% 和 85.01%。
2.5 添加秸秆、生物质炭对陇中黄土高原旱作农田 DOC 紫外特征参数的影响
2.5.1 SUVA254
由图6可知，2022 和 2023 年，在 0～30 cm 各土层 DOC 的 SUVA254 值均以常规施肥处理最低、秸秆还田处理次之，且秸秆还田与常规施肥处理间无显著性差异。在 0～10 cm 土层，2022 年以 1 次添加 4 年生物质炭处理效果最优，2023 年以生物质炭配施秸秆处理效果最佳。在 10～20 cm 土层，生物质炭配施秸秆和 1 次添加 4 年生物质炭处理显著高于单施生物质炭、秸秆还田和常规施肥处理，且生物质炭配施秸秆和 1 次添加 4 年生物质炭处理间无显著性差异。在 20～30 cm 土层，生物质炭配施秸秆处理较之单施生物质炭、秸秆还田、1 次添加 4 年生物质炭和常规施肥处理，分别显著提升了 126.79%、205.12%、30.63% 和 210.19%。
图4不同处理土壤有机碳与外源碳比值
图5不同处理土壤溶解性有机碳与外源碳比值
图6不同处理土壤溶解性有机碳的 SUVA254 值
2.5.2 SUVA260
由图7可知，2022 年 0～30 cm 各土层 DOC 的 SUVA260 值均以生物质炭配施秸秆和 1 次添加 4 年生物质炭处理显著高于单施生物质炭、秸秆还田和常规施肥处理，2023 年 0～30 cm 各土层秸秆还田与常规施肥处理间无显著性差异。在 0～10 cm 土层，2022 年以 1 次添加 4 年生物质炭处理显著高于单施生物质炭、秸秆还田、生物质炭配施秸秆和常规施肥处理；2023 年以生物质炭配施秸秆处理效果最佳。在 10～20 cm 土层，2022 年以生物质炭配施秸秆和 1 次添加 4 年生物质炭处理显著高于单施生物质炭、秸秆还田和常规施肥处理，且生物质炭配施秸秆和 1 次添加 4 年生物质炭处理间无显著性差异，秸秆还田与常规施肥处理间无显著性差异；2023 年以 1 次添加 4 年生物质炭处理显著高于单施生物质炭、秸秆还田、生物质炭配施秸秆和常规施肥处理。在 20～30 cm 土层，生物质炭配施秸秆处理较之单施生物质炭、秸秆还田、1 次添加 4 年生物质炭和常规施肥处理分别显著提升了 125.41%、210.74%、32.41% 和 217.65%。
2.5.3 SUVA280
由图8可知，在 0～10 cm 土层，秸秆还田与常规施肥处理间无显著性差异，2022 年以 1 次添加 4 年生物质炭处理显著高于单施生物质炭、秸秆还田、生物质炭配施秸秆和常规施肥处理；2023 年以生物质炭配施秸秆处理效果最好。在 10～20 cm 土层，2022 年以生物质炭配施秸秆和 1 次添加 4 年生物质炭处理显著高于单施生物质炭、秸秆还田和常规施肥处理，且生物质炭配施秸秆和 1 次添加 4 年生物质炭处理间无显著性差异；2023 年以 1 次添加 4 年生物质炭处理显著高于单施生物质炭、秸秆还田、生物质炭配施秸秆和常规施肥处理，且单施生物质炭与生物质炭配施秸秆处理间无显著性差异，单施生物质炭、秸秆还田和常规施肥处理间无显著性差异。在 20～30 cm 土层，生物质炭配施秸秆处理较单施生物质炭、秸秆还田、1 次添加 4 年生物质炭和常规施肥处理分别显著提升了 91.57%、136.64%、24.39% 和 148.94%。
图7不同处理土壤溶解性有机碳的 SUVA260 值
图8不同处理土壤溶解性有机碳的 SUVA280 值
2.5.4 E2/E3
由图9可知，2022 和 2023 年，在 0～30 cm 土层，较之常规施肥处理，不同处理的 E2/E3 值均表现为下降趋势。在 0～10 cm 土层，2022 年以单施生物质炭处理下降最为明显，较常规施肥处理下降了 15.29%～39.11%，2023 年以秸秆还田处理下降最明显，较常规施肥处理下降了 6.21%～9.21%。在 10～30 cm 土层，2022 年以秸秆还田处理下降最明显，较常规施肥处理下降了 14.74%～19.90%， 2023 年以单施生物质炭处理下降最明显，较常规施肥处理下降了 19.58%～30.01%。
2.5.5 E3/E4
由图10可知，两年内常规施肥处理下 0～30 cm 各土层 DOC 的 E3/E4 值均 >3.5，单施生物质炭、秸秆还田、生物质炭配施秸秆和 1 次添加 4 年生物质炭处理在 10～30 cm 土层 DOC 的 E3/E4 值 >3.5，在 0～10 cm 土层 DOC 的 E3/E4 值 <3.5，表明常规施肥处理下 DOC 中腐殖质腐殖化程度较低，以富里酸为主，而添加秸秆和生物质炭的表层土（0～10 cm）中腐殖质腐殖化程度较高，以胡敏酸为主，而下层土（10～30 cm）中则以富里酸为主。
2.5.6 E4/E6
由图11可知，2022 和 2023 年，0～30 cm 各土层 DOC 的 E4/E6 值均以常规施肥处理最高，秸秆还田处理最低。在 0～10 cm 土层，E4/E6 均以常规施肥 >1 次添加 4 年生物质炭 >生物质炭配施秸秆 >单施生物质炭 >秸秆还田，且 2023 年各处理间均达到显著性差异；在 10~30 cm 土层，E4/E6 均以常规施肥 >生物质炭配施秸秆 >1 次添加 4 年生物质炭 >单施生物质炭 >秸秆还田。在 0～5 cm 土层，较之常规施肥处理，单施生物质炭、秸秆还田、生物质炭配施秸秆和 1 次添加 4 年生物质炭处理分别显著降低了 50.60%、60.70%、38.28% 和 34.16%。在 5～10 cm 土层，各处理间均达到显著性差异。在 10～20 cm 土层，较之常规施肥处理，单施生物质炭、秸秆还田、生物质炭配施秸秆和 1 次添加 4 年生物质炭处理分别显著降低了 22.04%、 37.07%、9.40% 和 17.49%。在 20～30 cm 土层，较之常规施肥处理，单施生物质炭、秸秆还田、生物质炭配施秸秆和 1 次添加 4 年生物质炭处理分别显著降低了 25.12%、34.63%、10.55% 和 17.34%。
图9不同处理土壤溶解性有机碳的 E2/E3 值
图10不同处理土壤溶解性有机碳的 E3/E4 值
图11不同处理土壤溶解性有机碳的 E4/E6 值
2.5.7 α（355）
由图12可知，在 0～5 cm 土层，两年各处理间均达到显著性差异，以单施生物质炭处理效果最佳。在 5～10 cm 土层，两年均为单施生物质炭处理显著高于秸秆还田、生物质炭配施秸秆、1 次添加 4 年生物质炭和常规施肥处理。在 10～20 cm 土层，2022 年单施生物质炭处理较秸秆还田、生物质炭配施秸秆、1 次添加 4 年生物质炭和常规施肥处理分别显著增加了 71.20%、65.99%、82.68% 和 330.26%；2023 年秸秆还田处理较单施生物质炭、生物质炭配施秸秆、1 次添加 4 年生物质炭和常规施肥处理分别显著增加了 29.18%、63.32%、70.56% 和 233.19%。在 20～30 cm 土层，两年内单施生物质炭与生物质炭配施秸秆处理间均无显著性差异。
2.5.8 α（355）/DOC
由图13可知，2022 和 2023 年，在 0～10 cm 土层 DOC 的 α（355）/DOC 值均以常规施肥处理最低。在 0～5 cm 土层，秸秆还田与常规施肥处理间无显著性差异；在 5～10 cm 土层，2022 年各处理间均达到显著性差异；2023 年以生物质炭配施秸秆处理显著高于单施生物质炭、秸秆还田、1 次添加 4 年生物质炭和常规施肥处理，且单施生物质炭与 1 次添加 4 年生物质炭处理间无显著性差异，秸秆还田与常规施肥处理间无显著性差异。在 10～30 cm 各土层 DOC 的 α（355）/DOC 值均以秸秆还田处理最低，2022 年以生物质炭配施秸秆处理效果最优，2023 年以 1 次添加 4 年生物质炭处理效果最佳。
2.6 DOC 与特征光谱参数的相关性
由图14可知，2022 和 2023 年，DOC/SOC、α（355）、E2/E3、E3/E4、E4/E6 均与 DOC 呈显著相关 （P ≤ 0.001）。2022 年 SUVA254、SUVA260、SUVA280、 α（355）/DOC 与 DOC 不相关（P>0.05），而 2023 年 SUVA254、SUVA260、SUVA280、α（355）/DOC 与 DOC 相关性较好（P ≤ 0.05）。这些相关关系表明紫外-可见光谱吸收值（SUVA254、SUVA260、 SUVA280）、紫外-可见光谱吸收比（E2/E3、E3/ E4、E4/E6）及吸收系数 α（355）是评价 DOC 结构复杂程度的重要指标。
图12不同处理土壤溶解性有机碳的吸收系数 α（355）值
图13不同处理土壤溶解性有机碳的 α（355）/ 溶解性有机碳值
图14溶解性有机碳与紫外特征参数的相关关系
注：* 代表 P ≤ 0.05 水平，** 代表 P ≤ 0.01 水平，*** 代表 P ≤ 0.001 水平。SOC、DOC 分别为土壤有机碳、溶解性有机碳。
3 讨论
3.1 添加秸秆、生物质炭对陇中黄土高原旱作农田 SOC 的影响
张红雪等[25]、江晶等[26]研究发现添加秸秆与生物质炭均可提高 SOC 的含量，且生物质炭的提升效果优于秸秆还田，这与本研究结果一致，这主要是由于（1）秸秆、生物质炭作为外源有机物料，其本身含有大量有机碳；（2）秸秆活性较高，易被矿化分解，而生物质炭作为一种惰性有机物料，含有丰富的芳香性碳组分，难以分解。
两年内 SOC 变化趋势基本一致，可能是因为两年间土地利用方式几乎没有发生改变，施肥管理与田间管理也趋于一致，且两年内气候相对稳定，致使土壤微生物的变化趋势相对一致，因而导致 SOC 变化趋势无明显差异。
3.2 添加秸秆、生物质炭对陇中黄土高原旱作农田 DOC 的影响
外源有机物料输入、微生物转化作用等都会影响 DOC 含量。本研究结果表明添加秸秆与生物质炭均可显著提高 DOC 含量，这与郭万里等[27]、陈安强等[28]的研究结果类似。这可能是由于秸秆和生物质炭中富含易分解的有机碳，且秸秆和生物质炭中的有机物质在分解期间会释放一部分水溶性有机物质；此外，秸秆和生物质炭的输入促进了土壤中原有有机质的分解，从而释放出 DOC[29]。添加秸秆对于提升 DOC 含量的效果优于生物质炭，可能是因为生物质炭经过高温碳化导致其 DOC 含量比秸秆较低，且生物质炭疏松多孔、比表面积大，短期内不易被微生物利用[30]；而秸秆中丰富的矿质元素加速了土壤呼吸，提升了土壤微生物对碳源的利用程度[27]，因而增加了土壤微生物活性，在短时间可以被微生物所吸收利用[28]，且秸秆的输入提高了土壤中碳的周转速率，促进了土壤有机质的更新。
研究还发现 DOC 含量在土壤的垂直分布中随土层加深呈逐渐降低趋势，这是长期耕作和有机物料施用造成的结果，当有机物料向下迁移时，由于土壤微生物的分解作用减弱，加之 SOC 的提升有利于土壤吸附作用的增强，使得下层土壤中 DOC 含量低于表层[31]。
土壤微生物活性和理化性质受温度和湿度影响，因此在不同的温度、湿度条件下，DOC 的降解速率也存在差异，进而影响着 DOC 的动态变化。 2023 年 DOC 含量较 2022 年有所降低，可能是因为 2022 年作物生长期温度较 2023 年更高，高温促进作物生长，根系分泌物增加，导致有机物质分解，微生物活动增强，增加了 DOC 的释放；且 2022 年降水量较 2023 年更多，旱作农田中降水量的增加会促进土壤微生物的呼吸[32]，以此增加 DOC 的释放。
3.3 添加秸秆、生物质炭对陇中黄土高原旱作农田 DOC 紫外特征参数的影响
SUVA254、SUVA260、SUVA280 分别与 DOC 分子的芳香性、疏水性、分子量呈正相关关系。本研究中，添加秸秆与生物质炭增加了 DOC 分子的芳香性、疏水性及分子量，且生物质炭配施秸秆处理提升效果最好。可能是因为（1）生物质炭本身富含芳香化合物，但这些芳香化合物在土壤中不能被微生物完全降解，且秸秆在经过微生物的分解后也会释放出部分芳香化合物，增加了土壤中复杂芳香化合物的比例[33]，从而增加了 DOC 的芳香性；（2） 生物质炭和秸秆的输入改变了土壤的原有结构，增加了微生物活动，这些微生物在代谢过程中会分解外源有机物质，同时也会合成新的有机物质，这些新生成的有机物质同样会提高 DOC 的芳香性、疏水性以及分子量；（3）生物质炭与秸秆同时输入土壤，两者会产生协同效应。由于生物质炭具有丰富的孔隙结构和较大的比表面积[34]，其吸附作用使得秸秆分解产生的有机物质重组，形成更加复杂、稳定的分子结构。
E2/E3、E3/E4、E4/E6 常用来表征 DOC 的腐殖化程度，并与其呈负相关关系。本研究发现，单施秸秆对 DOC 分子的腐殖化程度提升效果最佳。这主要是由于秸秆中富含易降解的含碳化合物，能够提供微生物活动所需的能量，导致微生物活性增加，更有利于促进有机物质的腐殖化，但微生物短期内无法利用土壤中的生物质炭，可能需要一段时间才能有效地促进 DOC 的腐殖化；此外，同时添加秸秆与生物质炭可能会导致二者对土壤微生物的利用存在一定的竞争关系，从而降低其本身的提升效果。
4 结论
添加秸秆与生物质炭均可提升 SOC 与 DOC 含量，有机物料的输入使得 DOC 分子的结构更加复杂化，更具稳定性。其中，添加生物质炭对 SOC 的提升效果优于秸秆还田，以 1 次添加 4 年生物质炭处理效果最优；而添加秸秆对 DOC 的提升效果优于生物质炭，以秸秆还田处理提升效果最好。紫外-可见光谱相关参数表明以生物质炭配施秸秆处理对 DOC 分子芳香性、疏水性及分子量的提升效果最优，以秸秆还田处理对 DOC 分子腐殖化程度的提升效果最佳。