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Fmax值分析发现, 有植被覆盖处理的Fmax值均大于裸地, C1、 C2和C4组分的Fmax值变化趋势一致: 地上径流>壤中流>地下径流, C3组分的Fmax值变化趋势: 地上径流<壤中流<地下径流。 植被覆盖影响土壤中类胡敏酸和类蛋白质物质, 对土壤侵蚀起到保护作用, 保护幅度: 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。

溶解性有机质（DOM）是土壤中活跃的有机成分， 其来源和组成可指示土壤腐殖化程度及与外部环境间的相关关系。 为科学地监测与评价湿地土壤环境质量， 采集黑龙江省碾子山雅鲁河国家湿地公园内不同植被条件下的表层（0~20 cm）土壤， 应用三维荧光光谱-平行因子分析法， 测定DOM荧光光谱， 并进一步分析土壤理化指标对DOM组成的影响。 结果表明: 5种植被类型（包括9种群系）条件下土壤DOM腐殖化指数在2.562~9.052之间， 落叶阔叶林和落叶阔叶灌丛土壤腐殖化程度高于草甸， 其次为沼泽， 水生植被最低; 荧光指数介于1.407~1.586， 土壤DOM来源兼具外生源和自生源特征， 落叶阔叶林和芦苇［Phragmites australis (Cav.) Trin. ex Steud.］沼泽表现为明显的外生源特征， 而水生植被及稗［Echinochloa crus-galli (L.) P. Beauv.］沼泽具有明显的自生源特征; 生物指数在0.482~0.662范围内， 新近自生源贡献率均较低。 土壤DOM中识别出3类5种有机组分， 类腐殖质（紫外类富里酸和可见类富里酸）相对比重最大， 外生源特征明显的土壤样品中含量多; 其次为类蛋白质（类酪氨酸和类色氨酸）， 自生源特征较强的土壤样品中含量多; 类腐殖酸（胡敏酸）最低， 多存在于旱生-中生环境中。 土壤含水量、 pH值、 总有机碳含量对DOM组成具有显著或极显著的影响， 3项理化指标与类蛋白质含量成正相关， 与类腐殖质含量成负相关， 含水量、 总有机碳含量与类腐殖酸含量成负相关。 总体上看， 在该湿地公园内， 落叶阔叶林、 落叶阔叶灌丛土壤偏弱酸性， 含水量、 总有机碳含量低， 腐殖化程度高， 外生源特征明显， 类腐殖质和类腐殖酸含量高， 其次为草甸及沼泽植被， 而水生植被条件下土壤近中性， 含水量、 总有机碳含量高， 腐殖化程度低， 自生源特征明显， 类蛋白质含量高。 本研究结果可为以该湿地公园为代表的北方寒区永久性河流湿地土壤环境质量监测与评价提供基础数据。

为探讨施用增效肥料后对土壤富里酸(FA)荧光特性及腐殖化程度的影响, 在黑龙江省黑河市嫩江县和爱辉区两个试验区采取相同施肥处理, 设置5个处理组: 平衡施肥(NE)、 平衡施肥减量25%(CK) 、 平衡施肥减量25%+纳米碳增效剂(T1)、 平衡施肥减量25%+沸石增效剂(T2)、 平衡施肥减量25%+生物炭增效剂(T3), 分析土壤中FA荧光光谱特性的变化情况。 三维荧光区域积分（FRI）方法不同肥料处理区域Fmax相对含量的变化表明, 施用增效肥料可以提高土壤腐殖化程度, 其中T2＞T1＞T3＞NE＞CK, 沸石增效处理对于提高土壤腐殖化程度、 提高土壤的供肥水平表现最为显著, 其在嫩江试验区的可见荧光FA区域Ⅴ与紫外荧光FA区域Ⅲ所对应的物质相对含量的比值（PⅤ, ｎ/PⅢ, ｎ）较CK处理提高了5.81%, 根据平行因子分析方法将土壤FA分为C1组分和C2组分, 其中C2组分与C1组分Fmax的比值（C2/C1）较CK处理提高了22.09%; 在爱辉试验区的PⅤ, ｎ/PⅢ, ｎ较CK处理提高了4.65%, C2/C1较CK处理提高了20.93%; 根据平行因子分析（PARAFAC）结果, 各处理土壤FA可分为C1和C2两个组分, C1组分为类富里酸(Ex/Em=230 nm, 320/410 nm), C2组分为类胡敏酸(Ex/Em=265/465 nm), 施用三种增效肥料均可以提高土壤的供肥能力, 其中NE＞T2＞T1＞T3＞CK。 与CK处理相比, T1, T2和T3三个增效处理中, T2增效处理的提升作用最为明显, 采用沸石作为肥料增效剂对于土壤FA的积极作用要优于纳米碳和生物炭, 因此长期施用沸石增效肥料可有效提高土壤供肥能力, 能够改善土壤生态环境。

重金属污染已经成为全球性问题, 由于其毒性、 持久性和在食物链中的生物富集特点, 对水生环境构成严重威胁。 本研究选取乌梁素海为研究区域, 采用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定、 分析了该湖泊中上覆水、 沉积物、 龙须眼子菜、 芦苇和四种鱼类样品中重金属的含量, 以探究其空间分布、 富集特征、 风险评估和可能的来源。 结果表明: (1) Cr, Ni, Cu, Mn, Pb和Zn的平均含量大小顺序为: 沉积物>龙须眼子菜(沉水植物) >芦苇(挺水植物) >鱼类>上覆水; 但是上覆水中As的浓度高于芦苇和鱼类。 芦苇中Cd的含量几乎是普通植物的50倍, 且鱼类中Cd的含量是中国允许标准阈值的3.3倍。 因此, 推测Cd可能通过食物链生物累积对鱼类和人类的健康造成潜在危害。 (2) 在沉积物中, As和Cd属于中度严重的富集程度。 龙须眼子菜具有较高的生物富集因子(BCF)和较低的生物-沉积物积累因子(BASF), 表明该物种更有可能从上覆水中积累重金属, 并可以作为超积累植物去除乌梁素海的重金属。 (3) 沉积物中的Eri和RI值表明, Cd具有相当高的生态风险, 可能对周围环境产生高风险。 由于湖泊的入口、 出口处及西北部重金属污染程度较高, 因此应被当作金属污染监测和管理的优先区域。 (4) 重金属源解析结果表明, Zn和Cd是来自采矿和工业废水, 而As与农业的面源污染有关。 本研究结果可为改善水环境质量、 减少重金属污染对乌梁素海和黄河水质管理带来的风险提供重要信息。

土壤可溶性有机质(DOM)是土壤有机质研究中最有意义的量化指标, 交替冻融作用能够影响土壤DOM的荧光特征。 文章利用三维荧光分析交替冻融对黑土DOM光谱特征的影响, 并基于光谱特征的改变, 评价交替冻融对黑土活性腐殖质和腐殖程度的影响。 研究表明, 与未冻融样品相比, 冻融样品DOM的紫外区类富里酸荧光峰发生红移, 说明土壤中有机物分子芳香化程度增高, 腐殖程度上升； 部分冻融样品产生了类蛋白荧光峰, 说明冻融过程中微生物降解活动增强； 冻融样品的活性腐殖质含量和腐殖程度均较未冻融高, 说明交替冻融作用增加了土壤肥力； 紫外区类富里酸荧光峰值与可见区类富里酸荧光峰值的比值(r(a,c))与活性腐殖质含量之间、 r(a,　c)与腐殖程度之间, 都存在显著的正相关关系(相关系数分别为0.88, 0.77), 说明r(a,　c)可以评价黑土冻融后土壤活性腐殖质含量和腐殖程度的变化。