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user: 3. 结果与分析 3.1. 可见、紫外、红外光照对全氮的活化作用 未进行光照处理的土样全氮含量为0.06 g/kg，由图2为可见光照射17周情况下的全氮含量变化，在可见光照射首周，全氮含量达到0.09 g/kg，相比于未经光照处理的土壤提高50%，提升效果明显，随着可见光照时间的增长，土壤全氮含量，并未随时间呈现线性增长，反而呈现出不断波动的变化特征，可能首周土壤中的全氮在光照作用下活化，土壤母质中的氮素在光照的作用下，活化为土壤中的无机氮，不稳定的无机氮不断分解形成氮气，土壤全氮含量因此一直处于波动的状态 [ 20 ]。土壤全氮含量在第5周出现第一个峰值0.095 g/kg，相较于未经照射土壤提升58.33%，相较于首周仅提升8.33%，随后在第13周出现第二个峰值0.1036，相较未经照射土壤全氮含量提升76.2%，相较于首周提升26.2%，随后全氮含量在出现峰值后又继续降低，可能由于在光照能量积累，及全氮的释放需要较长时间过程，土壤中不稳定氮的分解，仍在持续进行，因此全氮含量在出现峰值后又继续降低，对于土壤全氮而言，可见光照射对其的活化作用主要在首周内。紫外光对于土壤全氮的活化作用与可见光相似，首周全氮含量增加50%，随后在0.08~0.1范围内不断波动保持平稳，由于紫外光光照过程中的能量的累计效应，全氮活化 图2. 可见、紫外、红外光对土体全氮的影响 的过程既是全氮的累积过程，也是一个氮动态平衡的过程，在第5天全氮含量达到峰值，消耗大量的土壤潜在氮，随后需要的积累时间变长，因此，紫外光活化土体全氮分别在第5周和第12周达到峰值，由此可以推测，可见光对于全氮的提升效果，可能主要是紫外光的影响导致的；红外光对于土壤全氮的影响与可见光、紫外光不同，红外光对于土壤全氮的影响呈现持续上升的趋势，随着紫外光照时间的增加，土壤全氮含量也随之增加，虽然在第2周、第5周、第7周均有不同程度下降，但整体的趋势仍为随光照时间增长而增长，并在17周达到最大值0.12 g/kg，相较于初始含氮量增加100%，活化提升效果明显，红外光是以热量的方式来影响土壤中的全氮含量的，由于光照活化装置较为密闭，在光照过程中，土壤温度较高，因此，相比较于紫外光与白光，红外光的活化提升效果更加明显。 3.2. 可见、紫外、红外光照对速效钾的活化作用 未进行光照处理的土样速效钾含量为4.08 mg/kg，可见光对于土壤速效钾的活化作用并不明显，在可见光照首周，土壤速效钾含量为4.34 mg/kg，速效钾含量提升0.26 mg/kg，提高6.37%，随着光照时间的增长，土壤速效钾含量提升，并出现第3天、第5天及第12天三个峰值，分别为4.64 mg/kg、4.64 mg/kg、5.21 mg/kg，分别提升13.7%、13.7%、27.7%，其活化过程，事实上，是一个速效钾含量逐渐增大的过程，第3天、第5天，出现的小的峰值为速效钾含量攀升过程的动态波动，由图可知，在红外光、紫外光照射下，仍然存在部分较小的峰值，第12天出现的峰值同样为可见光照17周的最大值，在达到最大值后开始平缓，在光照12天后，能量的累计达到最大值，活化土体钾元素及土体钾元素达到平衡，因此在12天后，土体速效钾含量趋于不变。 红外光照处理与可见光处理对于土壤的活化随时间变化图像相似，可能由于白光对于土壤的钾元素活化作用，主要依靠其红外光照射，首周的土体速效钾含量为4.34 mg/kg，速效钾含量提升6.3%，与首周可见光光照相同，峰值出现在第5周、第11周，分别为4.74 mg/kg、5.21 mg/kg，相较于未经红外光照射的土壤分别提升16.2%、27.7%，第11周的峰值与可见光照射12周相似。 图3. 可见、紫外、红外光对土体速效钾的影响 紫外光照17周内土壤速效钾含量呈现逐步上升的趋势，土壤速效钾的变化，如图3所示，紫外光光照首周土壤速效钾含量为5.05 mg/kg，比初始情况下土壤速效钾含量提升23.7%，首周提升效果高于红外光、可见光照射情况下的首个峰值，在首周提升后，从第二周开始缓慢提升，第3周5.15 mg/kg，第4周5.35 mg/kg，一直到第7周也开始出现“勺”状曲线，钾存在的形态和作物吸收利用的情况，可分为水溶性钾、交换性钾和粘土矿物中固定的钾三类，前两类可被当季作物吸收利用，统称为“速效性钾”，后一类是土壤钾的主要贮藏形态，不能被作物直接吸收利用，各种形态的钾彼此能相互转化，经常保持着动态平衡，在光照能量不足的情况下，出现速效钾部分转化为缓效钾的情况，在光照能量充足后，缓效钾向速效钾转换 [ 21 ]，在12周结束“勺”型曲线后，速效钾含量持续增大，且增大程度较红外光照射更好，在第17周时达到最高6.43 mg/kg，相对初始值增加57.6%。由此可知，光照对于土壤速效钾的提高，有显著作用，特别是紫外光照射，有助于土壤中速效钾的释放。可能是紫外光对于土壤中的缓释钾结构具有较大的破坏作用，相较于以热的形式扩散的红外线和包含各种波段光源的白光，紫外光的频率更高，波长更短，更易使土壤中的缓释结构破坏，从而进一步的促进土壤中速效钾的释放。 3.3. 可见、紫外、红外光照对有效磷的活化作用 有效磷，是指土壤中可被植物吸收利用的磷的总称，包括全部水溶性磷、部分吸附态磷、一部分微溶性的无机磷和易矿化的有机磷等。母质中的磷被光照活化，产生无机磷，无机磷在未被利用的情况下，又转换为不能被植物直接利用的缓效磷，形成“母质–有效磷–缓效磷”的循环 [ 22 ]。未进行光照处理的土样有效磷含量为3.94 mg/kg，可见光对于土壤有效磷的提升效果如图4所示，可见光照射首周，土壤有效磷含量为6.03 mg/kg，相较于未经光照土壤提高了53%，并在第6周出现一个小峰，有效磷含量为6.8 mg/kg，第9周、第14周出现较大波动，有效磷含量分别为11.67 mg/kg、11.35 mg/kg，土壤有效磷含量分别提升了196%、188%，第9周出现的峰值为最大值。可见光初期的波动较小，基本稳定，光照能量逐步累积，分别在第9周和第14周得到释放，因此在第9周与第14周出现较大的波动峰值。红外光对于土壤有效磷的照射与可见光相似，均在首周照射后有较大提升，并在17周内出现多处峰值。红外光照条件下，首周有效磷含量提升至6.59 mg/kg，相较于未经光照土壤提高了67%，而在第7周、第11周、第14周出现三个峰值，照射时间越长，峰值越大，分别为9.38 mg/kg、10.68 mg/kg及11.30 mg/kg，相对初始含量提高了138%、171%、187%，第14周达到最大值，相较于白光，红外光与紫外光的波段更为纯粹，因此累积效应更为明显，磷元素的逐步活化取代了白光照射过程中有效磷的突然爆发增长。 图4. 可见、紫外、红外光对土体有效磷的影响 紫外光对于土体有效磷的活化作用如图4所示，紫外光光照首周土壤有效磷含量为5.64 mg/kg，比初始情况下土壤有效磷含量提升43.1%，首周提升效果低于红外光、可见光照射情况下首周含量，并在第6周开始含量突然提高，在第8周达到首个峰值，随后以增大–减少–增大的趋势持续波动，并在第8周、第14周均达到较大值，含量为10.1 mg/kg，相较初始值增加156%。于航等研究认为，光照促进土壤微生物把土壤中的有机态磷转化为无机态磷，从而促进内源磷的释放。 3.4. 可见、紫外、红外光照对活性有机碳的活化作用 土壤有机碳含量随光照时长的增加而降低。此结果与河流、海口沉积物在光照下的反应结果相近 [ 23 ]，光照可以促进植物残体质量的损失 [ 24 ] 和土壤腐殖酸的降解 [ 25 ]，因而光照使土壤有机碳含量降低是在预料之中。 图5. 可见、紫外、红外光对土体有机碳的影响 如图5，在光照过程中，可见光、红外光和紫外光照对于土壤活性有机碳的活化效果较好，首周可见光照射情况下，土壤活性有机碳含量降低至1.62 g/kg，随后持续降低，在光照的作用下，特别是红外光以热量的形式照射后，光照促进土壤中的有机碳分解为二氧化碳，在第6周达到1.188 g/kg，降低63%，随后逐渐增加，可能是土壤中腐殖质等降解，为土壤提供活性有机碳，从而补充了因光照产生的活性有机碳消耗，可见光照8周后，活性有机碳开始补充，至16周时含量为1.89 g/kg，相对第6周提升59%。