澧阳平原古水稻土有机质红外光谱特征

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1、澧阳平原古水稻土有机质红外光谱特征**国家自然科学基金项目（41371228）资助SupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina(No.41371228)† 通讯作者Correspondingauthor，E-mail:wjzh0108@163.com作者简介：刘沛（1977―），女，湖南邵阳人，博士研究生，讲师，主要从事土地/土壤环境过程及模拟研究。E-mail: 379323772@qq.com收稿日期：2015年-8月-20日；收到修改稿日

2、期：  沛周卫军†李  娟郭子川谭洁樊腾芳陈恋( 湖南农业大学资源环境学院，长沙 410128)摘要澧阳平原杉龙岗古水稻土遗址剖面中不同耕作年限、不同环境条件、不同深埋的有机质的积累与迁移变化明显。以澧阳平原杉龙岗古水稻土遗址为研究对象，采用溴化钾压片法对剖面中古水稻土和现代耕作水稻土进行红外光谱测定，分析土壤中有机质的官能基团以及各基团的结构特征。结果表明，古水稻土官能基团的振动主要集中在卤素化合物和无机化合物，有机质对古水稻土官能团影响很大，其中，古水稻土中波数1882cm-1（烯烃碳）在去有机质后吸

3、收峰弱化；古水稻土中波数为1631～470cm-1段，逐渐形成苯环、烯烃化合物且芳构化程度增加，卤素和无机化合物的结合力增强。由一阶导数可知，古水稻土与现代耕作水稻土相差不大，在去有机质后，波峰均被弱化且FD值峰值均小于去有机质前FD值。关键词澧阳平原；古水稻土；有机质；光谱特征中图分类号？文献标识码A随着水稻考古研究的发现，有关古水稻土形成与演变、土壤肥力特征、养分的释放、质量特征、生物学特性、植硅体形态及其矿化等方面已引起了科学家的关注[1-3]，目前有关在水耕条件下由于环境演变、地质条件变化、自然灾

4、害导致水稻土被掩埋或覆盖的古水稻土土壤有机质的积累与转化过程、腐殖质的组成与结构、有机质的分布变异与矿化等方面研究不多[4-5]。水稻土在成土过程中深受水耕复种、水旱轮作及施肥等耕作措施的影响，导致一定深度氧化淀积，从而重新分布于土壤剖面，古水稻土经历长期封闭状况下有机质及其组分发生了变化[6-7]。红外光谱是表征高聚物的化学结构和物理性质的一种重要手段，具有精度高、分辨率高、测定波数宽等特点，利用土壤中有机质对不同波长光谱的选择性吸收，可以从它反射光的情况判断物质化学成分和结构[8-10]。Hender

5、son等[11]、Ben-Dor和Banin[12]提出土壤光谱反射系数与土壤有机质（SOM）含量呈显著负相关，由此利用红外光谱检测土壤中的有机质；大量研究表明由红外光谱图可辨识含氧官能团的性质、反应特性及其结构状况等方面的大量信息[13-15]。由于埋藏古水稻土有机质的结构比较复杂，分析有机质各官能基团是目前研究中需要解决的问题，本文借助杉龙岗考古剖面采集土壤样品，采用溴化钾压片法对剖面中古水稻土和现代耕作水稻土进行红外光谱测定，利用红外光谱手段分析土壤中有机质结构，为揭示埋藏古水稻土有机质结构特征及演

6、变过程提供理论和实际依据。1材料与方法1.1土壤样品采集与制备考古专家在澧阳平原杉龙岗遗址、连续发掘的澧县八十挡遗址，发现了炭化稻谷[16-17]。澧阳平原史前文化的发展得益于本地区优越的地理条件、较早发展的稻作农业和发达的定居聚落等三方面因素，我国距今7000年以上的稻作遗存12处中，就有7处在澧阳平原的澧水流域，澧阳平原埋藏的古水稻土中蕴含着地质时期地区性和全球性自然环境变化的重要信息[18-20]。本研究于2012年12月在湖南常德临澧县新安镇杉龙村古水稻考古点（29°40′3.97″N，111°3

7、0′41.11″E）进行土壤剖面样品采集，地处澧阳平原澧水与澹水之间，属于长江中游地区。气候属亚热带过渡季风气候区，大陆性气候特点明显，雨量丰沛，光照充足，温暖湿润。年均气温16.5℃，年日照平均约1770h，年降水1100～1300mm（见图1）。土壤剖面样品在湖南省文物考古研究所挖掘的考古剖面上进行，土壤层次根据颜色、结构、新生体、松紧状况等特征划分（图2），可分为2个典型的断代层次，即现代耕作水稻土层(0～39cm)和埋藏古水稻土层(39～78cm)，每个断代层又分别划分为A1～C1、A2～C2土壤

8、层次，土壤基本理化性质见表1。图1研究区示意图图2澧阳平原杉龙岗水稻土遗址Fig.1AsketchmapofthestudyareaFig.2AncientpaddysoilprofilesatSanlonggangofLiyangPlain土壤样品的采集自下往上分层进行，每层采集土壤1kg左右，带回实验室，捏碎，检出肉眼可见的根系等杂物，自然风干，用四分法分为2份，1份原样保存，1份磨碎，分别过10目和100目，保存备用。表