【摘要】 DOM 可以大大影响金属在环境中的生物利用度、迁移率、毒性和归宿。

铝是地球上最丰富和最普遍的金属元素。在高酸性条件下，铝可以被固定到水溶液中。不稳定的毒性是酸性土壤中作物生产的主要限制因素之一。土壤中的溶解有机物(DOM)代表土壤有机物(SOM)的流动相，并且是结合金属离子的多种功能基团的拥有属性。因此，人们普遍认为，DOM 可以大大影响金属在环境中的生物利用度、迁移率、毒性和归宿。以土壤中的铝为例，一些研究已经证明，无毒的 DOM-Al 复合物的形成可以减少毒性。另一方面，铝在土壤中的风化和溶解可以通过形成可溶性 DOM-Al 复合物来增强。因此，阐明铝离子与 DOM 之间的相互作用可能有助于更好地了解铝在酸性土壤中的表现、活化和潜在的毒性。

 

化学肥料，特别是氮肥，是提高作物产量的主要因素，并被广泛使用。有机肥在酸性土壤中的替代应用已被证明可以降低植物毒性铝物种的水平，从而改善植物生长的条件。以前的研究已经显示，由于施用粪肥，铝物种的变化和 DOM 浓度的增加。

 

由于正射影像的种类繁多及性质复杂，要从土壤中分辨正射影像的角色塑造十分困难。因此，没有普遍的性质来描述 DOM 的行为，一般来说，缺乏定量信息来模拟 Al 与 DOM 的相互作用。金属滴定法是一种快速测定 DOM 与金属离子结合参数的方法。现代技术，包括核磁共振(NMR) ，傅里叶变换红外(FTIR)光谱和激发发射矩阵(EEM)光谱，允许在分子水平上确定金属离子和 DOM 物质的结合特性。先前的研究已经成功地应用 EEM 和 FTIR 光谱来检测土壤 DOM 中有机配体与 Al (III)的复合物。然而，施用有机肥对土壤 DOM 的 Al (III)结合特性的影响尚不清楚。

 

由于这种方法的农艺效益，施用有机肥已经成为酸性农田的一种流行的管理方法。本研究的目的是(1)比较长期施用有机肥和化肥的固体土壤和水溶性 DOM 提取物的 Al 浓度和特性，(2)利用上述方法研究长期施用有机肥和化肥的土壤 DOM 与 Al (III)的结合能力、结合位点和结合序列。最后，这些结果可能提供更深入的知识，在分子水平上铝(III)结合土壤 DOM 的异质性特征经过不同的土壤管理实践和 DOM 诱导的金属动员和农田生物地球化学循环。

 

M 处理固体土壤总铝含量(7.57%)低于 CF 处理(8.56%)。相比之下，M 处理(79μmol/L)的水溶性 DOM 提取物的有机络合铝浓度显著高于 CF 处理(0.9 μmol/L)。与 CF 处理相比，来自 M 处理的土壤 DOM 中的 PARAFAC 衍生组分具有更强的铝(III)结合亲和力(log kM 值) ，表明长期施肥的土壤 DOM 在酸性土壤中比化学肥料施用的土壤中具有更强的铝迁移潜力。傅里叶变换红外光谱(FTIR)结合2D-COS 分析显示，M 处理的土壤 DOM 比 CF 处理的土壤 DOM 表现出更多的铝(III)结合位点。此外，脂肪族 OH 基团对 Al (III)结合反应最快。

 

1.Zhang, J., Hu, A., Wang, B. et al. Al(III)-binding properties at the molecular level of soil DOM subjected to long-term manuring. J Soils Sediments 19, 1099–1108 (2019). https://doi.org/10.1007/s11368-018-2118-9.