全 文 ：农业环境科学学报 !#$!%&!’!!#$!%
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长白山区沟谷湿地乌拉苔草沼泽土壤环境效应
徐惠风 !! & 刘兴土 & 金研铭 !
’()吉林农业大学农学院5 吉林 长春 (*+((,6 #)中国科学院东北地理与农业生态研究所7 吉林 长春 (*++(#-
摘 要8采用现场采样及室内培养分析的方法研究了长白山区沟谷乌拉苔草沼泽湿地土壤的环境效应9结果表明7土壤
表层微生物量最高7随着土壤剖面的加深而逐渐减少6长白山区沟谷乌拉苔草沼泽湿地土壤比三江平原乌拉苔草沼泽
湿地土壤有机质分解:土壤腐殖质合成及土壤养分的转化能力强9土壤磷酸酶在春季对金属元素影响较大7在夏季对非
金属元素影响较大;在乌拉苔草衰老过程中土壤脲酶主要影响土壤氮素和钙离子;乌拉苔草的地上部分枯萎之后主要
影响土壤重金属元素9 乌拉苔草湿地还具有防止土壤侵蚀的作用9
关键词8长白山区沟谷湿地. 乌拉苔草沼泽湿地. 土壤微生物量. 土壤酶活性. 环境效应
中图分类号8/,** 文献标识码8( 文章编号8)*+!,!%-.!#’!,+!#$+!
收稿日期8!!,(+,+0
基金项目8松嫩平原湿地的保育模式试验示范<吉林省开发重点项目=
和国家>十五?科技攻关专题 <#++(12%+,1#!=共同资助6吉
林农业大学博士启动资金
作者简介@徐惠风<(03%$=7女7吉林双辽人7博士7副教授7主要从事植
物生理生态:湿地生态环境与环境生物学的教学和研究9
4$526789:;<=>(3*)?@5
生态环境效应是目前生态界研究最广泛的课题7
从元素的循环A(B到微生物A#C3B和土壤酶的活性的研究AB
不断深入9环境效应一般可以分为自然环境效应和人
为环境效应9土壤环境效应按其产生的机理还可分为
土壤微生物环境效应:土壤酶活性环境效应及其他功
能因素的环境效应9湿地作为维持特定动植物群落的
环境而具有特殊的环境效应9长白山自然保护区是欧
亚大陆北半部最具有代表性的典型自然综合体7其沟
谷湿地具有其自身的环境效应7该湿地的环境效应研
究还未见报道9本研究主要以乌拉苔草沼泽湿地土壤
的微生物和土壤酶活性来揭示长白山区沟谷湿地的
自然环境效应7为进一步了解和揭示长白山沟谷湿地
以及长白山的自然环境效应奠定一定的基础9
( 自然概况及研究方法
()( 自然概况
!#$ %&’#(&)*&+,$ %--./+0 - 12(*34 )*5*(67&, 86(. 6& +9. 197&:;,6 8<&+,6& =7$$.5
/D EF6/;GHI(& JKD /6HI/LF#& MKN O2H/56HI(
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第 !卷第 !期 农 业 环 境 科 学 学 报
表 乌拉苔草沼泽湿地土壤剖面微生物量
!#$$%&$’&!敦化($$%&$)&($洪河#!*+$,+&-%
./012 3456704/1 047*/88 49 8741 :67;4128 49
*2?264/9/ *462
->->-长白山区沟谷沼泽湿地
本研究区位于吉林省东部敦化市黄泥河大川!地
处东经 -()#(@$至 -(A%-%&B 北纬 !#%!#&至 !!%%-&!海
拔 C#%>) *! 属中温带湿润气候区冬季严寒!夏季温
暖! 四季分明 年均气温 #>A ’! 年平均相对湿度
’AD!年平均 !$ 5*地温 C>- ’
本区乌拉苔草#!#$% &$’$#()$生态系统群落
分布在平坦的沟谷中!毛果苔草E!#$%*+(,-#.F群落
两侧的坡麓地段!地面坡度 C%G)%% 地表为季节性积
水!雨季积水 (GC 5* 水的化学类型为 H
3+&型!:H值 ’>$% 群落的植物种类较多!有 @科 (A种!
以被子植物为主!蕨类植物和苔藓植物少%
>>(三江平原沼泽湿地
三江平原区洪河农场! 位于三江平原东北部!北
纬 !)%%C&G!@%()&C’J B东经 %%%%&G%C%$C&(’J B海拔
CC>!(C’>’ *!地势从南向北倾斜!坡降在 )C $$$ 左
右!蝶型与线型洼地遍布!为浓江与别拦洪河河间地%
该区属于大陆性季风气候!冬季严寒漫长!夏季温暖
湿润!秋季雨多!年平均气温 >A ’!大于或等于 $
’的年活动积温为 ( %$$ ’! 年降水量为 ’$$ **左
右!集中在 ’月’A月!占全年降水的 )$K!无霜期为
-#$(-#C L%
观测样地设在洪河农场的中国科学院三江平原
沼泽生态站试验场!该试验场内沼泽类型(植被类型
和土壤类型均具有代表性!微地貌复杂!洼地常年积
水% 植被以乌拉苔草 )!/ &$’$#()$( 毛果苔草
E-#$%*+(,-#./F(漂筏苔草E-#$% .+$01,-0#(-F(狭叶
甜茅E2*’-$#( +.(-0*,+F等为主%沼泽湿地周围有小叶
章E-*&3#,+4(+ )30+4(5,*(F等的分布!在地势稍高的
地方!发育了蒙古栎E60$#-0+ &,)3*(-F(山杨E.,.0*0+
17(1()F等为主的岛状林 % 土壤为草甸沼泽土和泥
炭沼泽土%
-># 研究方法
->#>-技术路线
#$$#年 ’ 月’A月在乌拉苔草沼泽湿地! 挖 -
**- **- *剖面!%次重复! 根据不同的土壤发育划
分为 !个层面*表土层E$G-$ 5*F(M层)%$G!$ 5*$(N
层E’$G)$ 5*F(<层 E@$GA$ 5*F% 取土之后装入封口
的塑料袋中!马上带回实验室培养% 每层土样做 %次
重复)长白山沟谷和三江平原沼泽湿地取样一致$%
>(>(>实验方法
土壤微生物)细菌(真菌(放线菌$数量测定采用
平板稀释法O@P% 土壤酶活性采用文献OAP的测定方法%
( 结果与分析
(> 土壤微生物的环境效应
土壤微生物对生态系统的物质循环及营养分配
起重要作用% 影响土壤微生物量的因素很多!主要有
土壤母质(肥力水平(温度(湿度等% 在特定的自然环
境下! 气候条件是影响土壤微生物量的一个重要因
素! 温带地区土壤微生物量一般比热带&亚热带地区
高% 土壤微生物量 <与 Q是土壤 <素和 Q素养分转
化和循环研究中的重要参数!与土壤微生物量 R和 S
相比!它们更直接反映土壤肥力状况!是土壤微生物
中含量较为稳定的物质% 土壤微生物是土壤 <和 Q
转化和循环的动力!土壤(土壤微生物和植物可视之
为一个相互依赖的整体!三者之间存在养分的生化平
衡过程!任一环节发生变化都将影响其他两个环节 %
土壤微生物参与土壤的物质循环和能量转化O-$P%
敦化乌拉苔草沼泽湿地土壤中微生物量的变化
从表 -可以看出!土壤微生物量表层最高!随着土壤
剖面的加深而逐渐减少%三江平原洪河农场乌拉苔草
沼泽湿地各层的土壤微生物量都比敦化沟谷乌拉苔
草沼泽湿地土壤的微生物量小%与同纬度其他土壤相
比!三江平原湿地土壤的微生物量并不高% 说明长白
山区沟谷乌拉苔草沼泽湿地土壤比三江平原乌拉苔
草沼泽湿地土壤有机质分解(土壤腐殖质合成及土壤
养分的转化能力强%
(>( 土壤酶活性的环境效应
沼泽湿地乌拉苔草生态系统中的土壤酶系!来源
于植物根系及其残体(土壤动物及其残骸以及土壤微
生物的分泌! 其几乎参与土壤中的一切生物化学过
程! 包括凋落物及动物和微生物残体的水解和转化(
土壤腐殖质的合成和分解!以及土壤有机(无机化合
物的各种氧化还原反应等!这些过程关系到生态系统
物质的归还和再利用% 因而!土壤酶活性及其动态影
响到该生态系统的环境效应%
(>(>-土壤磷酸酶活性的环境效应
土壤酶活性在土壤的物质循环和能量转化过程
)!%
!#年 !月徐惠风等!长白山区沟谷湿地乌拉苔草沼泽土壤环境效应
表 乌拉苔草沼泽土壤脲酶与营养元素的相关性
#$%&’ (’ )*++’&$,-*./ %’,0’’. /*-& 1+’$/’ $.2 .1,+-’.,/ -. 3$+’45 6’7’+-$.$ 6-+’
注 !8589:85;9 !858<:85;!# ==!极显著#=!显著$
中起着重要的作用$土壤酶参与土壤的许多重要的生
物化学和物质循环><殖质的初期是在土壤酶的作用下进行从而影响着
土壤的演化进程和使土壤保持稳恒状态$
在对敦化乌拉苔草沼泽土壤酶测定分析了的基
础上分析土壤酶与土壤元素的相关性$表 @表明土
壤磷酸酶和土壤中元素含量的相关性为!与全氮在 A
月份呈显著的正相关 在 !月份呈极显著的正相关
说明磷酸酶对氮素影响最大的季节在 A%! 月份#与
钠%全钙在 B月份呈极显著的负相关在 9月份呈显
著的正相关说明磷酸酶对钠离子的影响在春季变化
极其敏感和重要而在其他季节影响不大#与锰在 B
月份呈极显著的正相关 在 9月份呈极显著的负相
关$ 说明磷酸酶在春季对土壤中金属元素影响较大
在夏季对非金属元素影响较大$
@5@5@土壤脲酶活性的环境效应
表 @ 乌拉苔草沼泽土壤磷酸酶与营养元素的相关性
#$%&’ @ #(’ )*++’&$,-*./ %’,0’’. /*-& C(*/C($,$/’ $.2 .1,+-’.,/ -. 3$+’45 6’7’+-$.$ 6-+’
注!!8589:85;9 !858<:85;!# ==!极显著#=!显著$
从表 可以看出土壤脲酶与全氮在 ;月份的时
候呈显著的正相关说明土壤脲酶在乌拉苔草衰老的
时候地上部分的养分转移到地下部分的时候对氮素
起作用最大#与全钙在 !月份呈显著的正相关说明
土壤的脲酶是在乌拉苔草地上部分衰老之后在土壤
中对钙离子影响最大#与全铜%全铁在 ;月份呈显著
的负相关说明土壤脲酶在乌拉苔草地上部分枯萎之
后对土壤中的重金属元素负相关较大$与其他元素含
量在不同季节中的相关性不显著$
通过以上数据分析得知土壤酶的活性对土壤营
养元素的含量有重要影响$ 此外土壤酶催化土壤中
的一切生物化学反应对土壤肥力有重要的影响$ 脲
酶能分解有机物促其水解成氨和二氧化碳><@?$
@5 防止土壤侵蚀效应
乌拉苔草沼泽湿地植被茂密根系交错具有草
丘分布草丘间常年积水或过湿因根系的固持作用
和减小流速而具有防止土壤侵蚀的重要效应$该类湿
地分布在长白山区的沟谷中 地表还有一定坡度研
究区的坡度为 9$DA$一旦被垦为耕地将导致水土
流失并使泥沙下泄河床抬高$三江平原富锦市因开
垦山前台地上的沼泽形成了一条长 B @88 6深 959
6%宽 <8 6的侵蚀沟就是明显的例证$
ABB
第 !卷第 !期 农 业 环 境 科 学 学 报
另外! 乌拉苔草沼泽湿地在维持特定动植物群
落保护资源植物和珍稀濒危野生动植物的效应和其
他类型沼泽一样!不另赘述#
结论
$#%长白山区沟谷乌拉苔草沼泽湿地土壤比三江
平原乌拉苔草沼泽湿地土壤有机质分解&土壤腐殖质
合成及土壤养分的转化能力强#
$$%磷酸酶对土壤中元素的影响’在春季对金属
元素影响较大!在夏季对非金属元素影响较大# 其原
因还有待于进一步研究#
$%土壤脲酶在乌拉苔草地上部分枯萎之后对土
壤中的重金属元素负相关较大!和其他元素含量在不
同季节中的相关性不显著#
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