全 文 ：　2010年 6月 灌溉排水学报
Journal of Irrig ation and Drainage
　第 29卷第 3期　
文章编号:1672-3317(2010)03-0128-03
长白山区沟谷沼泽乌拉苔草湿地铁循环规律的研究＊
徐惠风1 , 2 , 刘兴土2
(1.吉林农业大学 农学院 , 长春 130118;2.中国科学院 东北地理与农业生态研究所 , 长春 130012)
摘　要:长白山沟谷沼泽乌拉苔草湿地 , 土壤有效铁含量不同土壤层变化均呈波动变化 , A 、B 二层的变化趋势一
致 ,表层和 C 层随着季节的积水和植物生长变化波动较大。有效铁活性 A 层>表层>B层;而土壤有效铁活性与
土壤环境的关系为:土壤氧化还原电位对有效铁在 6、8 月份呈显著相关;土壤孔隙度均与之不显著相关;放线菌在
表层土壤和有效铁含量极显著负相关外 , 8 月份细菌 、真菌 、放线菌和有效铁呈极显著的相关;土壤剖面的蛋白酶 、
尿酶 、纤维素酶和磷酸酶对有效铁均不显著相关(P<0.05);脲酶对有效铁有显著的影响 , 因此脲酶可以作为有效
铁的衡量指标。乌拉苔草丛生根部含铁量最多;而不同季节乌拉苔草对土壤有效铁的吸收率在 7 月份最大;而枯
落物中铁向下迁移最大月份是 8 月。
关　键　词:长白山区沟谷沼泽;乌拉苔草湿地;乌拉苔草-土壤;铁元素;迁移规律
中图分类号:S154 　　　文献标志码:A
1　材料与方法
研究区乌拉苔草沼泽湿地位于吉林省东部敦化市黄泥河大川 ,海拔 523.7 m ,属中温带湿润气候区 。冬
季严寒 ,夏季温暖 ,四季分明。年平均气温 2.9 ℃;年平均相对湿度 69%;40 cm 平均地温 5.1 ℃ 。
2002年 5—9月为试验时间 。挖 1 m×1 m ×1 m 剖面 ,根据不同的土壤发育划分为 4 个层面:表土层
(0 ～ 10 cm)、A层(0 ～ 30 cm)、B 层(30 ～ 60 cm)、C层 (60 ～ 90 cm)。取出土样马上带回实验室 ,微生物数
量 、土壤孔隙度和密度用鲜土样测定 ,其他成分风干后测定 。乌拉苔草植物收集按立体柱挖取 1 m3 ,收取地
上部分叶片和枯叶 ,根用筛冲洗 ,捡出石块和其他残根 ,和地上部一起烘干 ,之后与阴干的土壤一起测定铁元
素含量。每次取样剖面和植物立柱 3次重复 。
氧化还原电位(Eh)使用南京土壤研究所生产的 FJA-4型氧化还原电位去极化全自动测定仪现场测定;
土壤 pH 采用 SPM-10数字式 pH 计测定;土壤有机质含量采用重铬酸钾法;有效铁用 DTPA 浸提 ,铁含量
用WFX-F2型原子吸收分光光度计测定 ,微生物数量采用平板稀释测定法。
2　结果与分析
2.1　土壤铁含量的时空变化
从图 1来看 , 2002年 5 —9月份 ,随着乌拉苔草返青到生长 、发育 、衰老的周期过程 ,土壤剖面上铁元素
含量发生变化为:B层从 5月份开始一直呈上升状态;C 层的变化趋势和 B层基本一致 ,值小于 B 层;表层和
A层变化趋势接近 ,其值小于 B 、C层 。说明总铁含量沉积在土壤剖面的 B层(30 ～ 60 cm),但又不是最深 C
层 ,这与乌拉苔草根系分布有直接关系 ,说明除了 5月份乌拉苔草即营养生长旺盛期又是生殖生长时期 ,铁
元素参加叶绿素的光合作用多 ,转移到植物体外 ,其他时期均在 B层沉积较多 。
　　从图 2来看 ,表层土壤有效铁含量 2002年 5—6月份上升 ,之后折叠式上升 , 8月份之后下降;A 层土壤
有效铁的变化比较稳定 ,在生长发育期基本持平状态;B层土壤中有效铁含量的变化和 A 层有效铁含量的
变化基本一致;C层土壤中有效铁含量的变化在 6月份出现低谷 ,5 、7月份出现小的峰值 ,之后下降。
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＊ 收稿日期:2010-01-18
基金项目:吉林省长春市科技局星火专家大院(200710y04);吉林省教育厅重点资助项目(200763)
作者简介:徐惠风(1965-),女 ,吉林双辽人。副教授 ,博士 ,主要从事植物生理生态 、湿地生态环境与环境生物学的研究。
图 1　土壤总铁含量的时空分布及动态变化　　　 　 　　　图 2　土壤中有效铁的时空分布及动态　　
2.2　土壤有效性铁与环境因子的关系
土壤氧化还原电位影响土壤中一些微量元素的有效性 。水多气少使土壤氧化还原电位降低 ,铁 、锰等离
子大多还原为有效态 ,容易从土壤中淋失。乌拉苔草沼泽湿地土壤氧化还原电位对有效铁在不同季节的影
响不同 ,6 、8月份显著 ,其他月份不显著。随着土壤剖面的加深 ,氧化还原电位逐渐增大;土壤孔隙度对有效
铁的影响表现为 7月份最大 ,但是均未达到显著水平(P<0.05),乌拉苔草沼泽湿地生态系统孔隙度比耕地
孔隙度(为 43.6%～ 48.8%)高 13.32%～ 10.46%,具有巨大的含水量 ,因此孔隙度和其他耕地土壤对有效
铁的影响不很显著。但由于乌拉苔草沼泽湿地过渡积水 ,因此在积水和降雨多的季节乌拉苔草根系持水率
影响着有效铁的含量 。
微生物对有效铁含量的影响 ,除了放线菌在表层土壤和有效铁含量极显著负相关外 ,土壤不同剖面微生
物对有效铁影响不显著(P<0.05),8月份细菌 、真菌 、放线菌和有效铁呈极显著的相关;土壤有机质对有效
铁含量没有显著的影响 , pH 值在各层均负相关 。这是由于土壤中铁的化合物种类很多 ,其溶解度大都受酸
度的影响;pH 值增大 ,铁的化合物的溶解度下降 ,有效铁含量下降。另外 ,pH 值增大也增加了可溶性铁的
络合程度 ,降低了有效铁的含量。
　　土壤酶活性与有效铁的相关性表明 ,土壤剖面的蛋白酶 、尿酶 、纤维素酶和磷酸酶对有效铁均不显著相
关(P<0.05),脲酶活性在 5—9月份均呈极显著相关;磷酸酶和总铁呈显著的相关(P>0.05;P>0.01),但
是对有效铁呈不显著的相关(P<0.05)。说明土壤脲酶活性可以作为土壤有效铁的衡量指标 。
2.3　铁在植物中的分布及在土壤和植物中的转移
由表 1可见 ,铁含量多积在根部。花序和叶片含量较少 ,最少的是叶鞘。说明铁在构件中主要是集中在
地下或衰老的器官中 ,在叶片中含量不多 ,作为光合作用的主要元素之一的铁在满足其光合功能之外 ,其余
部分全部转移给不断衰老的叶片。铁的吸收主要在产生生长素的根尖。植物吸收铁靠不断长出的根尖来完
成[ 9] 。乌拉苔草丛生根生长能力非常强 ,根部的铁含量高于叶片 7 262.86%。
表 1　乌拉苔草不同构件中铁元素含量(2002 年 6 月) mg/kg
草构件 叶片 叶鞘 根 花序 枯叶
铁含量 283.27 258.79 20573.5 755.57 1 930.38
　　表 2中 ,铁活性(%)=(有效铁含量/全铁含量)×100;下层向上一层转移率(%)=(下层含量/上一层含
量)×100;地上部向地下转移率(%)=(地上部枯落物铁含量/土壤有效含量)×100。植物吸收土壤有效铁
(%)=(植物含铁量/土壤有效含铁量)×100。由表 2可知 ,表层土壤中有效铁最高活性出现在 6 月份。
A层最高月份出现在 7月(5.36%),B层最高月份出现在 9月份;平均最高层是表层 ,随着土壤剖面的加深
活性越来越小。而下层土壤中有效铁向上一层转化率表现为 A层向表层转化的最高月份是在 7月;B 层向
A层转化最高出现在 9月份;C层向 B层转化率最高出现在 7 月份 ,而每层最高转化率都超过 100%,说明
在该层该月份的土壤有效铁下层高于上层 ,而上层的有效铁急需向上运输 ,从乌拉苔草生长发育看 ,7月份
是营养生长最旺的阶段 ,需要大量的铁参与光合作用 ,同时是该季节积水最多 ,使沉积于 A 层的有效铁处于
水积饱和状态 ,从上面对微生物和土壤酶活性与有效铁相关分析得知 ,该季节的土壤中有效铁与真菌 、细菌
呈不显著的负相关 ,与放线菌呈不显著的正相关。土壤酶活性蛋白酶 、脲酶和纤维素酶活性均不显著)。因
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此水分成为其最大生态因子。9月份是乌拉苔草衰老期 ,土壤中的铁沉积在下层不能向上迁移。
表 2　铁在土壤和植物中转移率的季节动态
月份 (A 层/表层)转移率/ %
表层铁
活性/ %
(B层/A 层)
转移率/%
A 层铁
活性/ %
(C层/ B层)
转移率/ %
B层铁
活性/ %
地上部向地下
转移率/ %
植物吸收土壤
有效率/ %
6
7
8
9
104.84
111.79
52.9
95.48
5.18
1.85
3.75
2.86
58.25
67.49
106.28
115.54
3.03
5.36
1.81
2.14
70.74
161.76
79.58
6.93
1.18
1.25
1.69
1.87
16.18
17.76
48.09
36.61
45.71
90.54
46.84
33.16
　　地上部的枯落物向地下转移率最大在 8 月份 ,为 48.09%,该季节水分和温度都适合枯落物的分解 ,土
壤氧化还原电位对有效铁显著相关 。8月份细菌 、真菌 、放线菌和有效铁呈极显著的相关;植物吸收土壤有
效铁最大为 7月份的 90.54%,该季节乌拉苔草生长旺季 ,因为光合作用需要大量的铁参加 。
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Migration of Iron Element of Carex Meyeriana Wetland in
Changbai Mountain Valley
XU Hui-feng1 ,2 , LIU Xing-tu1
(1.College of Ag riculture , Jilin Ag ricul tural Unive rsity , Changchun 130118 , China;
2.N ortheast Institute o f Geog raphy and Ag ricultural Ecolo gy ,CAS , Changchun 130012 , China)
Abstract:The mig rat ion of i ron element betw een Carex meyeriana and soil of Carex meyeriana w et land in
Changbai mountain valley we re studied in this paper and the results showed that:The contents of so luble
Fe had a f luctuation change t rend in soi l lay ers.Layer A and laye r B had almost the same change t rend ,
while layer C and surface lay er showed a larg er f luctuat ion w ith the variation o f seasonal w aterlog ged and
vegeta tive.which indicated that the sequence of soluble Fe activity (%)among lay ers we re laye r A>sur-
face laye r>layer.B.
Co rrelation analysis w as perfo rmed in order to reveal the relationship among soluble Fe activity and
environmental facto rs of soil , and the results showed that soil redox potential had a signif icant relation
wi th soluble Fe in June and August;the relat ion between soil poro sity and so luble Fe w ere no t signi ficant-
ly correlated.actinomyces had a significant negative relation w ith so luble Fe in surface layer and the rela-
tion coeff icients be tw een bacterial , epiphy te , actinomyces and so luble Fe in August.Soil enzyme activity
of prolease , urease , cel lulo se and pho sphatase in soil prof iles had no significant correlation w ith so luble
Fe.Soi l urease had appreciable impact on soluble Fe which indicated that soi l urease can be used as the in-
dicator of so luble Fe.
The max imum contents g athered a round the roo t.The maximum so luble Fe absorptivity of Carex
meyeriana in dif fe rent seasons occurred in July.The max Fe migration in lit ter occurred in August.
Key words:Changbai mountain valley w etland;Carex meyeriana w etlands;Carex meyeriana-soi l;iron ele-
ment;migrat ion rule
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