全 文 ：三江平原典型沼泽生态系统
毛果苔草枯落物中化学元素变化分析＊
郑玉琪　刘景双　王金达　于君宝
(中国科学院长春地理研究所 , 长春　130021)
摘要:　通过对三江平原典型沼泽生态系统毛果苔草枯落物中元素分析发现 , Fe、Ni 、Na元素
随时间在枯落物中有积累的趋势;Mn 、K、Mg 元素先减少后增加;Ca元素在整个过程中是减少趋
势;Cd、Co含量随时间呈减少的趋势 ,但速率平缓。 在影响枯落物分解的因素中 , 积水深度和地表
温度是决定性因素;枯落物中元素间有很好的相关性。
关键词:　三江平原;毛果苔草枯落物;化学元素;相关性
中图分类号:Q148　　文献标识码:A 文章编号:1000-6311(2000)03-0012-05
Variation of Chemical Elements of Carex lasiocarpa Litter in Sanjiang Plain.ZHENG
Yu-qi , LIU Jing-shuang , WANG Jin-da , YU Jun-bao (Changchun Insitute of Geogra-
phy , Chinese Academy of Sciences , Changchun 130021):Grassland of China , No.3 ,
2000 , pp.12 ～ 16.
Abstract:　Through analyxing chemical elements in Carex lasiocarpa lit ter , Fe , Ni ,
Na show ed a trend of increase , Ca showed a trend of decrease , Cd , Co showed a trend
of decrease , but their rate is slow .Among all the factors that had effects on the chemical
elements in Carex lasiocarpa li tter , the most important ones were the water level in the
ground surface and the temperature of ground.There w ere close correlations among
chemical elements in Carex lasiocarpa li tter.
Key words:　Sanjiang plain;　Carex lasiocarpa litter;　Chemical elements;　Co rrela-
tion ceofficient
　　枯落物的分解是生态系统物质循环的重
要环节之一 ,是土壤有机质的重要来源之一。
通过枯落物分解把有机质和维持土壤的养分
元素归还给土壤 ,从某种程度上调节土壤养
分 ,为植物生长发育提供有效养分。研究枯
落物微量元素释放速率及其影响因素 ,对指
导生产实践 、调节和改善各种限制因素 、加速
养分元素的循环利用速度和最大限度地提高
生态系统的生产力有重要的理论和实践意
义。
1　试验材料与方法
试验区选择在中国科学院三江平原沼泽
＊中国科学院归国择优基金支持项目内容;工作得到
中国科学院三江平原沼泽生态实验站和中国科学院长春地
理所湿地开放实验室分析测试部的支持与帮助
收稿日期:2000-01-03;修订日期:2000-04-05
作者简介:郑玉琪 ,男 ,在读硕士 , 1973年生 , 1997 年毕
业于吉林大学 ,发表论文 1篇.
中 国 草 地
Grassland of China
　　2000 , No .3 , pp.12 ～ 16　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
湿地生态实验站 ,该站位于我国最大的沼泽
集中分布区之一 ———三江平原腹地 。枯落物
分解采用尼龙网袋法。网眼 1mm×1mm ,做
成 20cm ×20cm 网袋 ,在春季将枯落物剪成
15cm 小段装袋 ,每袋盛装 20g , 将其放回原
始取样地。放置时 , 尽量模拟其原始环境。
在整个生长季中 ,共取样 7次 ,样品取回后去
除污物杂质 ,用水漂洗干净 ,风干后置于烘干
箱内 70℃烘干至恒重 ,在实验室用 HNO3-
HClO4 消解 ,用去离子水定溶 ,最后用 GBC
-906AAS 型原子吸收分光光度计分析其化
学元素含量。
2　化学元素含量变化分析
2.1　元素含量与水文气象因子关系分析
2.1.1　水文气象因素分析
枯落物的分解速率受到许多因素的影
响 ,如枯落物的物理化学特性 、气象 、微生物
活动等。其中 ,水文气象因子不仅决定参加
分解作用的微生物的种类 、数量 、活性 ,而且
还对元素的化学性质 、枯落物的物理化学特
性 、环境的氧化还原状况等有重要影响。实
验地的水文气象因子变化如图 1。
图 1　气象因子变化情况
Fig.1　Variation of meteorogical factors
　　由图 1看出 ,气压与日照时数变化趋势
一致 ,8月 、9月明显高于其他季节;降水量 8
月份最大;地温与气温变化趋势一致 ,先增加
后减少 ,7月份最高;积水深度 6月 、7月份减
少最快 , 7 月份之后水深近为零 ,积水干涸 。
从水文气象因素分析 ,积水和温度变化幅度
13第 3期　　郑玉琪　刘景双　王金达等　　三江平原典型沼泽生态系统毛果苔草枯落物中化学元素变化分析
较大 ,是微生物种类 、数量构成的决定性因
素。
2.1.2　化学元素变化分析
在新鲜的植物中 ,C 、H 、O 三者的含量可
达 95%以上 ,构成了植物的主体 ,故元素在
枯落物中的百分含量要受到质量减少的制
约。为了消除其影响 ,将百分含量换算成残
留含量 ,以研究在枯落物分解过程中元素总
量的变化。通过分析发现 ,其百分含量与残
留含量随时间变化趋势一致(图 2)。
图 2　毛果苔草枯落物化学元素含量变化
Fig.2　Variation of chemical elements content of Carex lasiocarpa litter
　　由图 2可见 ,Fe 、Ni 、Na呈逐渐增加的趋
势 ,这主要是由于在枯落物的分解过程中枯
落物与土壤间存在着一个动态的交换过程 ,
一方面由于分解作用枯落物中的元素因枯落
物组织的破坏 、生物分解作用而释放归还给
土壤 ,另一方面土壤中的元素由于生物的作
用 、氧化还原作用等而被固定到枯落物上 ,枯
落物中元素含量的变化取决于二者作用的强
14 　　　　　　　　　　　　　　　　　中　　国　　草　　地　　　　　　　　　　　　　　　　　2000年
弱。Fe 、Ni 、Na的含量随时间而增加 ,说明固
定作用大于归还作用 。通过与日照 、气压 、降
水量 、地面温度等气象因子的相关分析(表
1)发现 ,Fe 、Ni与日照 、气压 、相对湿度 、地面
温度等气象因子呈弱正相关 ,即含量与该气
象因子的变化趋势一致 ,与积水深度呈较强
负相关。考虑到毛果苔草生境积水期较长 ,
且 5月初地表刚刚解冻 , 5 ～ 7月地表为积水
所覆盖(水深 10 ～ 16cm),为厌氧环境 ,温度
较低 ,所以可能是积水通过对微生物区系 、种
类的影响而间接影响 Fe、Ni 、Na 元素的含
量。Mn 、K 、Mg 呈先减少后增加的趋势 ,且
Mn 、K 开始两个月内减少速率很快(Mn 达
34%,K达 90%),之后减缓 ,最后开始增加。
通过与日照 、气压 、降水量 、地面温度等气象
因子的相关分析发现 , Mn 、K 、Mg 元素与之
呈负相关 ,与积水深度呈显著正相关 ,且 Mn
呈强正相关(相关系数 0.999),这主要是在
枯落物中含有 Mn 、K离子的成分易溶于水 。
在最初积水较深时 , Mn 、K 因可溶成分的溶
解而释放 ,而 7月之后积水干涸 ,可溶成分的
释放减弱 ,加之由气象因子适宜而导致的其
他作用(如微生物作用)的加强 , Mn 、K 、Mg
在枯落物中的含量趋于积累 。Ca 元素在整
个过程中是减少趋势 ,且前期与后期减少速
率较快 ,与积水深度呈显著正相关 ,说明枯落
物中含有易溶于水的含 Ca元素的成分因水
溶而释放。Cd 、Co 含量随时间呈减少的趋
势 ,相关分析发现这两种元素与日照 、气压 、
气温 、地面温度等气象因子呈弱负相关 ,与积
水深度呈较强正相关 ,表明 Cd 、Co 在初期有
随水而溶失的可能 ,同时后期气象因子所导
致的因素变化亦使 Cd 、Co 从枯落物中得到
释放归还 。
表 1　元素与气象因子相关系数
Table 1　Correlation coef ficient between chemical elements and meteorological factors in Carex lasiocarpa litter
元素 气温 水气压 相对湿度 降水量 气压 日照 地面温度 积水深度
C d -0.218 -0.198 -0.314 0.444 -0.904 -0.823 -0.183 0.900
Co -0.327 -0.133 -0.470 0.000 -0.899 -0.800 -0.057 0.838
Ni 0.603 0.670 0.627 -0.211 0.538 0.386 0.675 -0.931
Fe 0.652 0.728 0.665 -0.160 0.467 0.306 0.735 -0.912
M g -0.791 -0.843 -0.794 -0.036 -0.349 -0.164 -0.839 0.892
K -0.823 -0.837 -0.841 -0.109 -0.390 -0.197 -0.819 0.920
Na -0.217 -0.253 -0.100 -0.656 0.961 0.973 -0.262 -0.629
M n -0.656 -0.598 -0.730 0.007 -0.690 -0.524 -0.559 0.999
Ca -0.464 -0.477 -0.529 0.296 -0.747 -0.618 -0.467 0.967
2.2　枯落物分解过程中元素间的相关性分
析
由于化学元素在离子半径 、化合价 、理化
性质及在生物体内的生理功能等方面的相似
性 ,它们在植物 、土壤等生命 、非生命体中的
存在往往具有一定的相关性。通过研究枯落
物分解过程中元素间的相关分析发现 ,某些
元素间也具有很好的相关性(表 2)。
分析发现 ,相关系数大于 0.95的显著正
相关元素有 Ni与 Fe ,Mg 与 K , Mn 与 Ca;显
著负相关的元素有 Ni与 Mg 、Ca , Fe 与 Mg 、
K。即 Ni与 Fe、Mn与 Ca 、Mg 、K 元素的基
本变化趋势应一致 ,这与前面的分析基本一
致。关于导致枯落物元素间相关的生物 、化
学原因有待于进一步研究 。
15第 3期　　郑玉琪　刘景双　王金达等　　三江平原典型沼泽生态系统毛果苔草枯落物中化学元素变化分析
表 2　毛果苔草枯落物元素间相关系数
Table 2　Correlation coefficient among elements in Carex lasiocarpa litter
元素 Cd Co Ni Fe M g K Na Mn Ca
C d 1.000 0.836 -0.841 -0.793 0.689 0.700 -0.898 0.878 0.954
Co 0.836 1.000 -0.594 -0.545 0.510 0.584 -0.752 0.832 0.762
Ni -0.841 -0.594 1.000 0.996 -0.963 -0.948 0.533 -0.927 -0.962
Fe -0.793 -0.545 0.996 1.000 -0.980 -0.963 0.460 -0.911 -0.937
Mg 0.689 0.510 -0.963 -0.980 1.000 0.993 -0.303 0.901 0.873
K 0.700 0.584 -0.948 -0.963 0.993 1.000 -0.314 0.931 0.876
Na -0.898 -0.752 0.533 0.460 -0.303 -0.314 1.000 -0.593 -0.729
M n 0.878 0.832 -0.927 -0.911 0.901 0.931 -0.593 1.000 0.956
Ca 0.954 0.762 -0.962 -0.937 0.873 0.876 -0.729 0.956 1.000
3　结论
3.1　Fe、Ni 、Na元素随时间在枯落物中有积
累的趋势 ,这主要是 Fe 元素的固定作用大于
分解作用;Mn 、K 、Mg 元素先减少后增加 ,且
Mn 、K 开始两个月内减少速率很快 ,之后减
缓且开始增加 ,但增加幅度小 ,速率慢;Ca元
素在整个过程中是减少趋势 ,且前期与后期
减少速率较快;Cd 、Co 含量随时间呈减少的
趋势 ,但速率平缓 ,这主要是因为整个生长季
前后积水深度和温度的变化。
3.2　枯落物残留体中微量元素呈现较好的
相关性 ,其中 Ni与Fe、Mg 与K 、Mn与Ca呈
显著正相关;Ni与 Mg 、Ca ,Fe 与 Mg 、K 呈显
著负相关 ,相关原因有待于进一步研究 。
3.3　在决定枯落物元素释放速率的水文气
象因子中 ,积水深度的变化是决定性因素。
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