全 文 ：第11卷第3期 湿 地 科 学 Vol.11 No.3
2013年9月 WETLAND SCIENCE Sept. 2013
温度对藨草(Scirpus triqueter)分解的影响
柳新伟,刘 君
(青岛农业大学资源与环境学院，山东青岛 266109)
摘要：在5℃、15℃和25℃温度下，研究藨草(Scirpus triqueter)烘干样品和鲜样品的分解状况，探讨夏季受淹死
亡的藨草分解动态及其与正常凋落物分解的差异。结果表明，5个月后，25℃处理下，藨草剩余干物质质量分
别为初始时的31.20%(烘干样品)和19.30%(鲜样品)；5℃处理下，藨草剩余干物质质量分别为初始时的65.15%
(烘干样品)和 62.12%(鲜样品)；25℃处理下的藨草剩余干物质质量明显低于 5℃处理下的藨草剩余干物质质
量；藨草的前处理亦会影响其分解过程，在5℃和15℃处理下，藨草鲜样品在前期的分解速度低于藨草烘干样
品，但它们后期的分解速度无明显差别，而在25℃处理下，藨草鲜样品的分解速度明显大于烘干样品。因此，
在夏季丰水期，具有明显水文动态的河流中的矮小水生植物，在受淹死亡后，其分解速度较快，能对生态系统的
物质循环和水质环境产生影响。
关 键 词：藨草；分解；烘干；温度
中图分类号：X173 文献标识码：A 文章编号：1672-5948(2013)03-334-05
植物凋落物的分解对于维持生态系统养分循
环具有重要作用，是维系生态系统功能的重要过
程[1]。已有学者对水生植物凋落物的分解进行了
大量研究，如影响因素(温度[2,3]、微生物[4,5]、氮和磷
含量[6,7]等）、物质循环[2,8~10]、能量流动等[11]。其中，
分解物自身的特性是影响其分解速度的主要因
素 [3,12,13]，包括木质素含量[3]、氮含量[12]、生长年限[14]
等。这些研究中大部分采用自然衰老的凋落物或
人工烘干后的植物体，但是处于不同生育期的植
株体成分不同，如Zostera noltii中的碳氮比，在7月
达到最高值18，而最低值10.5出现在冬季；其碳磷
比与碳氮比动态相似，最低值35.1出现在夏季，而
最高值 75.2出现在冬季 [15]。另外，不同的前处理
对凋落物分解也会产生影响，Alnus glutinosa和Sa⁃
lix fragilis的风干叶片和鲜叶片淋溶 10 d后，鲜叶
片的淋溶量要远远低于风干叶片淋溶量，这可能
是因为未烘干叶片的细胞还处于活动状态，各类
物质并不能随水浸出[16]。因此，在具有明显水文
特征的水生系统中，春、秋季水位低，大量植物生
长，而夏季时的高水位又会造成植物，特别是一些
低矮陆生植物受淹死亡。Luo Wenbo等[17]对Carex
lasiocarpa、Carex limosa和 Calamagrostis angustifo⁃
lia 3种湿地植物进行为期 25 d的 50 cm深度水淹
处理，发现 Calamagrostis angustifolia的存活率只
有 11%，而 Carex lasiocarpa和Carex limosa的存活
率则分别为44%和100%。而在三峡的消涨带上，
不同植物对水淹也有不同耐性和反应[18]，例如地
瓜藤在水淹30 d后全部死亡[19]。
因此，由水生系统水位变化而引起植物死亡
后的分解动态与已有的研究结果可能存在差异，
从而影响对水生系统中物质循环的分析和研究。
基于此目的，本研究根据经烘干和未经处理的藨
草(Scirpus triqueter)在不同温度下的分解状况，研
究其干物质变化动态差异，分析温度对不同处理
下的藨草分解速度的影响，探讨湿地中矮小植物
在泛洪季节死亡分解机制，为泛洪水生系统中的
物质循环和水质环境管理提供理论依据。
1 材料和方法
1.1 实验设计
实验于2010年6月开始。从山东省大汶河湿
地内采集处于生长期的藨草，带回实验室，剪成
8～10 cm的小段，将其中一部分称质量，并杀青烘
干至恒质量记为A，将其余的另一部分记为B，分
收稿日期：2012-11-02；修订日期：2013-03-10
基金项目：青岛农业大学人才基金项目(T630602)资助。
作者简介：柳新伟(1976-)，男，山东省昌邑人，博士，讲师，主要研究方向为湿地生态学。E-mail: sdxw@163.com
DOI:10.13248/j.cnki.wetlandsci.2013.03.002
别装入108个500 mL烧杯中。每个处理的藨草鲜
质量为20 g，共计108个重复，54个烘干处理标记
为 Ai(i=1，2，…，54)，其余 54个处理标记为Bj(j=1，
2，…，54)。在每个烧杯中加入取自天然湖泊的
水。取A和B的处理各18个，分别置于5℃、15℃
和 25℃的光照培养箱中，每月取 3个烧杯的样品
烘干至恒质量后称量，同时保持其他烧杯内的水
体覆盖植物样品。
另外，将鲜样称质量后烘干，再次称质量，得
到植物鲜样与干样间的线性关系：y=0.2101x (R2=
0.837 8)，其中，y(g)为藨草烘干样的质量；x(g)为藨
草鲜样的质量。由二者之间的关系式，计算藨草
鲜样的干物质质量。
1.2 数据处理
采用Olson指数衰减模型 [20]，利用 SPSS13软
件，对实验结果进行指数曲线拟合。
Olson指数衰减模型为：
x/x0=e-kt (1)
公式(1)中，x0为初始凋落物的质量；x为 t时刻的残
留量；k为分解常数。
采用One way-ANOVA方法对数据进行显著性
分析；用最小显著极差法(LSD)进行多处理间比较。
2 结果与分析
2.1 不同温度下藨草烘干样品的分解动态
从图 1可以看出，随着温度升高，烘干藨草的
分解速度明显增加，并且呈现开始快速下降，后期
缓慢下降的态势。在分解第一个月内，5℃、15℃
和25℃处理下，烘干藨草剩余干物质质量分别为
初始干物质质量的 72.86%、63.00%和 57.49%，三
者差异显著(p＜0.01)；此后，烘干藨草的分解速度
变缓；到实验结束时，5℃(低温)和 25℃(高温)处
理下的烘干藨草分解速度差异明显，其干物质质
量分别为初始干物质质量的65.15%和31.20%，而
处于15℃(中间温度)处理下的剩余干物质质量则
为初始干物质质量的 46.00%，三者差异显著(p＜
0.01)。虽然3个处理下烘干藨草的分解速度存在
差异，但是它们的分解趋势相似。
2.2 不同温度下藨草鲜样品的分解动态
图1显示，3种温度处理下的藨草鲜样品分解
速度存在明显差异，而且在实验结束时剩余干物
质也存在很大差别。在 5℃和 25℃处理下，藨草
鲜样品分解呈现先快后慢的态势；而在15℃处理
下，藨草鲜样品分解则表现出慢—快—慢的态
势。这可能是由于在较为合适的温度(15℃)下，
植物的活性并未完全释放而是保持在细胞内，所
以其分解速度较慢，到了后期，细胞内物质全部释
放后，其分解速度明显比低温(5℃)处理下快，最
终3种处理下,藨草鲜样品的剩余干物质质量分别
为初始干物质质量的 19.30% (25 ℃ )、43.03%
(15℃)和62.12%(5℃)，三者差异显著(p＜0.01)。
2.3 不同温度下藨草烘干样品与鲜样品分解速度
比较
由图1可知，25℃处理下，藨草烘干样品与鲜
图1 5 ℃, 15℃和 25℃下藨草烘干样品和鲜样品的分解动态
Fig.1 Decomposition dynamic of drying and fresh samples of Scirpus triqueter under 5℃, 15℃ and 25℃
3期 柳新伟等：温度对藨草(Scirpus triqueter)分解的影响 335
样品的分解过程相似，在第1个月内，它们的干物
质质量迅速下降至初始时的57.49%和40.34%，表
现为鲜样品的分解速度大于烘干样品，之后，它们
的分解速度缓慢下降，至实验结束时，藨草烘干样
品和鲜样品的剩余干物质质量分别为初始时的
31.20%和19.30%。在5℃和15℃处理下，藨草烘
干样品与鲜样品的分解趋势不同，在前期，藨草烘
干样品分解较快，如5℃处理下，在分解1个月后，
藨草烘干样品和鲜样品的剩余干物质质量分别为
初始时的 72.86%和 77.31%，15℃处理下，则分别
为初始时的63.00%和83.61%，二者的剩余干物质
质量差异显著(p＜0.01)；之后，藨草鲜样品分解较
快；因此，到实验结束时，在5℃和15℃处理下，剩
余干物质质量则都表现出鲜样品 (62.12%，
43.02%)低于烘干样品(65.14%，46.00%)。25℃处
理与5℃和15℃处理间的藨草剩余干物质质量差
异显著(p＜0.01)。
Olson指数衰减模型的模拟结果显示(表 1)，
25℃处理下的藨草鲜样品的分解速度最快，其分
解常数为 0.012 8/d，而 5 ℃处理下的藨草烘干样
品的分解速度最慢，其分解常数为0.036/d。25℃
处理下，藨草鲜样品和烘干样品分解的剩余干物
质质量为 50%时的天数分别为 54 d和 80 d，二者
相差26 d；其为5%时的天数分别为234 d和344 d，
二者相差110 d；而1 a后，它们的剩余干物质质量
分别0.93%和4.18%。而本研究的实验结果表明，
25℃处理下，藨草鲜样品和烘干样品分解的剩余
干物质质量为50%时的天数约为23 d和60 d。由
此可见，Olson指数衰减模型的模拟结果与本研究
的实验结果差异较大。因此，在夏季高温条件下，
河流中的植物受淹死亡后的实际分解速度较快，
这可能是水体污染的一个重要来源[21]。
3 讨 论
3.1 温度对藨草分解速度的影响
本实验在室内控制条件下，研究了不同温度下
藨草的分解动态，结果表明，温度会促进藨草凋落
物的分解速度，这与前人的研究结果相同[3]。在全
球变暖的背景下，温度对植物分解速度的影响也成
为研究者探讨的热点问题之一。Noah Fierer等[13]
引入Q10研究温度对分解速度的影响，同时比较了
分解过程中的分解常数的差异，结果发现，不同凋
落物分解速度对温度的响应敏感性不同，基于不同
的凋落物质量，Q10介于2.0～3.4间。本研究中，在
5～15℃和15～25℃间，烘干处理的藨草的Q10分
别为 0.712 6和 0.580 6，而藨草鲜样品的Q10则为
0.507 8和 0.630 8；这表明对于烘干藨草，温度从
5℃升到15℃的影响大于温度从15℃升到25℃
的影响，而对于藨草鲜样品则相反，15～25℃间的
Q10数值更大，表明高温更能促进其分解。因此，在
夏季高温下的水生系统中，水生植物受淹死亡的分
解速度要远远快于自然衰老的凋落物，这对于水生
系统中的物质循环和碳排放都具有重要影响。
3.2 凋落物状态对分解的影响
凋落物的内在质量也会影响其分解速度。不
同年份芦苇(Phragmites australis)的根系的分解速
度不同，新根和生长 1～4 a的根系的分解常数分
别为 0.005 0/d、0.001 4/d、0.001 5/d、0.002 0/d和
0.001 5/d[14]；水葫芦(Eichharnia crassipes)的各个组
分花前和花后的植物器官分解过程差异明显[22]；
表1 不同温度处理下藨草分解方程及参数
Table 1 The equations of Scirpus triqueter decomposition and some parameters
under 5℃, 15℃ and 25℃
处 理
鲜样品
烘干样品
5℃
15℃
25℃
5℃
15℃
25℃
方 程
Wt /W0=e-0.0041t (R2=0.913)
Wt /W0=e-0.0065t (R2=0.968)
Wt /W0=e-0.0128t (R2=0.941)
Wt /W0=e-0.0036t (R2=0.889)
Wt /W0=e-0.0062t (R2=0.929)
Wt /W0=e-0.0087t (R2=0.962)
T50%(d)
169
107
54
193
112
80
T95%(d)
731
461
234
832
483
344
D365(%)
22.39
9.32
0.93
26.87
10.40
4.18
注：Wt表示藨草样品 t时刻的剩余干物质质量；W0表示藨草样品初始干物质质量；T50%表
示藨草样品分解50%干物质质量所需要的时间；T95%表示藨草样品分解95%干物质质量
所需要的时间；D365表示藨草样品分解1 a后的干物质质量分解剩余率。
湿 地 科 学 11卷336
本研究也证明，在低温(5℃和15℃)下，藨草鲜样
品的开始的分解速度明显慢于烘干样品，但是在
后期其分解速度明显提高；这可能是由于藨草鲜
样品在低温下并未完全死亡，植株中的物质受细
胞的束缚而未被淋溶，而且15℃的适温下藨草鲜
样品的分解速度显著慢于藨草烘干样品，而 5℃
下二者的差异则不明显，这可能是在适温下藨草
还具有一定的光合作用，造成其干物质量的减少
被部分光合所抵消；但藨草鲜样品后期死亡后，这
些物质更易从植株体中淋溶出来，造成其后期的
分解速度加快[23]。在高温(25℃)下，藨草鲜样品和
烘干样品都快速进入死亡状态，而且藨草鲜样品
中有大量的活性物质，这些物质更易被淋溶和分
解，造成其分解速度在整个实验中一直快于烘干
样品。
另外，不同的取样时期也会引起凋落物分解
的差异。周俊丽等[24]研究了长江口潮滩先锋植物
藨草在不同水文条件下的分解动态发现，采集藨
草的时间为11月，自然风干后进行分解，其分解常
数为 0.89/a～0.90/a，本研究计算出的藨草分解常
数则为 1.496 5/a～4.672 0/a，远远高于文献[24]中
藨草的分解速度，这可能是由于取样的时期不同
造成的差异。本实验采集的藨草为处于生长期的
藨草，虽然也进行了烘干处理，但其植株体组成成
分与自然衰老的藨草存在差异，因此，分解动态也
与文献[24]不同。
已有的以藨草自然凋落样品进行的分解实验
结果与夏季高温下水生植物受淹死亡后的分解动
态存在差异，这会引起人们对水生系统的物质循
环、二氧化碳的排放和水体环境管理认识上的偏
差[21]，因此准确了解水生系统中植物受淹死亡后
的分解动态是科学管理系统的重要前提。本研究
基于室内的模拟实验，藨草的分解速度可能有别
于野外实际情况，但基本反映了不同凋落状态藨
草的分解动态。另外，研究结果表明，藨草鲜样品
和烘干样品的分解差异明显，这种差异除了能影
响所能观测到的系统物质循环以及环境，是否还
有其他的生态效应：如藨草鲜样品的快速分解对
外源性养分的需求是否会引起系统内前季凋落物
的分解动态，是加快湿地中其他凋落物的分解速
度，还是因对养分的竞争而减缓凋落物的分解速
度。要解决这些问题，还需要有针对性地开展野
外定点研究，同时，还应进一步研究植物受淹死亡
后分解的其他生态效应。
4 结 论
5℃、15℃和 25℃下，藨草鲜样品和烘干样
品的分解动态存在很大差异，但5个月后，藨草的
剩余干物质质量都是鲜样品小于烘干样品。
高温(25℃)能促进藨草鲜样品的分解，而低
温(5℃)则短暂延缓藨草鲜样品的分解。
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The Effect of Temperature on Decomposition of Scirpus triqueter
LIU Xin-wei, LIU Jun
(College of Resource and Environment, Qingdao Agricultural University, Qingdao 266109, Shandong, P.R.China)
Abstract: To explore the decomposition dynamic of Scirpus triqueter which died because of seasonal flooding,
this paper researched the effect of temperature (5℃, 15℃ and 25℃) on decomposition rate and dynamic of
different status (living and drying) last 5 months. The results showed that at the end of the experiment, the re-
maining mass ratios were different between treatments but had a same law. At the same temperature, the re-
maining mass ratios of drying treatments were higher than those of living treatments, for example 31.20%
(drying) and 19.30% (living ) at 25 ℃ , 46.00% (drying) and 43.02% (living) at 15 ℃ , 65.15% (drying) and
62.12% (living) at 5 ℃ . On the other hand, the temperature results in different decomposition dynamic be-
tween the different samples’statuses. During the earlier stage of the experiment, the decomposition rate of
drying samples were higher than that of living ones under 5℃ and 15℃, for example, the remaining mass ra-
tios were 72.86% (drying) and 77.31% (living)，63.00%(drying) and 83.61% (living) after 1 month. But the de-
composition rates of the drying samples were lower than those pf living ones after about 2 months. The de-
composition rate of the drying samples was lower than that of living ones during the whole experiment under
25℃. During the wet season, the plants died because of flooding in hydrological river had higher decomposi-
tion rate and brought about the others ecology influences such as mass recycling, and water environment. So
the managers of river ecosystem must adopt the scientific and reasonable steps to alleviate the different dy-
namic.
Keywords: Scirpus triqueter; decomposition; drying; temperature
湿 地 科 学 11卷338