全 文 ：农业环境科学学报 2007,26(1):356-359
JournalofAgro-EnvironmentScience
摘 要：通过对长白山区沟谷沼泽湿地乌拉苔草群落的乌拉苔草生物量与该土壤有机质和氮素进行统计分析，揭示了该湿地上生
物量与土壤有机质及氮素在土壤空间的异质性。相关分析结果表明，地上生物量和土壤有机质的相关系数各层均为不显著，但相关
系数逐渐由小到最大，存在明显的空间差异；地上生物量与氮素之间的相关差异明显，但相关性均不显著；与硝态氮呈极显著和显
著相关，但差异不大；与土壤中铵态氮的相关性均不显著，随着土壤剖面的加深相关系数增加。与全氮和速氮的相关性空间差异性
很大。地上生物量和有机质、全氮、铵态氮、硝态氮相关性最大的是土壤剖面的C层，和速氮相关性最大的是表层。乌拉苔草生物
量与土壤有机质和氮素在不同土壤剖面的相关性不同，揭示出该湿地有机质和氮素的空间异质性。
关键词：长白山区；沟谷沼泽湿地；乌拉苔草生物量；环境因子；相关分析
中图分类号：X173 文献标识码：A 文章编号：1672-2043(2007)01-0356-04
收稿日期：2006-02-05
基金项目：松嫩平原湿地的保育模式试验示范（吉林省开发重点项
目）；国家“十五”科技攻关专题（2001ba508b24）；吉林农业
大学博士启动基金
作者简介：徐惠风（1965—），女，吉林双辽人，博士后，副教授，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。
E-mail:xuhfxu@yahoo.com.cn
沼泽湿地植物覆盖度大,生长旺盛,每年冬季植物 枯死后全部归还到土壤中,在渍水的嫌气条件下形成
腐殖质，再分解成为养分被沼泽植物吸收。沼泽湿地
土壤全氮含量主要受有机质的控制，土壤有机氮的矿
化受水热条件的影响，不同地形部位的土壤具有不同
的水热状况。不同湿地类型，土壤肥力差异较大,即使
在同一湿地内，土壤肥力也不均一，具有高度的空间
长白山区沟谷沼泽湿地乌拉苔草（Carex meyeriana）
地上生物量与土壤有机质和氮素相关性分析
徐惠风 1，2，3，刘兴土 2，陈景文 1
（1.大连理工大学环境科学院，辽宁 大连 116024；2.中国科学院东北地理与农业生态研究所，吉林 长春 130012；3.吉林农业大
学农学院，吉林 长春 130118）
AnalysisofCorrelationBetweenBiomassofCarexmeyerianaandSoilOrganicMaterandSoilNitrogeninthe
ChangbaiMountainValey
XUHui-feng1,2,3,LIUXing-tu2,CHENJing-wen1
(1.ColegeofEnvironmentalScience,DalinUniversityofScienceandTechnology,Dalian116024,China;2.NortheastGeologyandAgroe-
cologyInstitute,Changchun130012,China;3.ColegeofAgriculture,JilinAgriculturalUniversity,Changchun130018,China)
Abstract:Thespatialheterogeneityofabovegroundbiomass,soilorganicmaterandsoilnitrogencontentwasdiscussedviaanalyzingthe
corelationbetweensoilorganicmater,nitrogenandbiomassofCarexmeyerianaintheChangbaiMountainvaley.Nosignificantcorelation
wasobservedbetweentheabovegroundbiomassandtheorganicmaterofsoilinthetoplayer,butwithsignificantspatialvariability,thesame
asthecorelationbetweenabovegroundbiomassandsoilnitrogen.Abovegroundbiomasssignificantlycorelatedtosoilnitratealongthesoil
profiles,butshowednosignificantcorelationtosoilammoniumalongsoilprofiles.Thebelowgroundbiomasssignificantlycorelatedtosoil
availablenitrogen,butnocorelationwasfoundbetweentheabovegroundbiomassandsoilavailablenitrogen.Abovegroundbiomasscore-
latedmostsignificantlytosoilorganicmater,totalnitrogenandammoniaandnitrateinClayer,toavailablenitrogenintoplayers.Below-
groundbiomassshowedthemostsignificantcorelationtosoilorganicmaterinBlayer,tototalnitrogen,availablenitrogenandnitrateinC
layer,toammoniaintop-layer.ThecorelationcoeficientsbetweenbiomassofCarexmeyerianaandsoilorganicmaterandnitrogendifered
withdiferentsoillayers,indicatingthespatialheterogeneityofsoilnitrogenandorganicmaterinwetland.
Keywords:ChangbaiMountainregion;valeymirewetland;Carexmeyerianabiomass;environmentalfactors;corelationanalysis
第26卷第1期 农 业 环 境 科 学 学 报
异质性。空间异质性的定量描述是基于数据类型的，
不同的数据类型有不同的描述方法[1]，多元分析方法，
包括直接梯度分析(Directgradientanalysis)或回归分
析(Regressionanalysis)，间接梯度分析(Indirectgradi-
entanalysis)或排序(Ordination)，以及分类(Classifica-
tion)或聚类分析(Clusteranalysis)也被用于空间异质性
的定量分析[2、3]。尽管对于整个生态系统和流域的物质
输入输出研究已经比较深入，但对物质和养分在异质
性景观的再分配还知之甚少[4]。在物质和养分的再分
配过程中，景观的地形特征构成了一个复合的环境梯
度，不同景观位置的环境条件和资源水平出现差异，
植被组合也随环境梯度而发生相应的变化[5~9]。白军红
对湿地氮素空间异质性进行了系统的研究[10~12]，但对
于沼泽湿地地上生物量和土壤剖面的相关性的研究
还未见报道。本研究选择长白山沟谷沼泽湿地典型植
被——乌拉苔草（Carexmeyeriana）作为研究对象，研
究其地上生物量与地下土壤有机质和氮素间的相关
性，目的是揭示长白山沟谷沼泽湿地乌拉苔草和土壤
养分相关性的空间特征,为湿地保护和开发利用提供
科学依据。
1 自然概况及研究方法
1.1自然概况
1.1.1长白山区沟谷沼泽湿地
本研究区位于长白山区敦化市黄泥河大川，东经
127°28′至129°13′,北纬42°42′至44°31′。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%；距地面
平均40cm高处地温5.1℃。实验场地见图1
本区乌拉苔草（Carexmeyeriana）生态系统群落
分布在平坦的沟谷中，毛果苔草(Carexlasiocarpa)群
落分布在两侧的坡麓地段，地面坡度5°~7°。地表为
季节性积水，雨季积水 2~5cm。水的化学类型为
HCO3-Mg·Ca型，pH值6.0。群落的植物种类较多，有
18科29种。以被子植物为主，蕨类植物和苔藓植物
少。长白山山顶部为针叶林灰化土，下部为棕壤，山
麓谷地和河谷地为白浆土，河沿地段为冲积土，其中
灰棕土分部较广，占50%左右，有机质含量5.06%，白
浆土占33%左右。
1.2研究方法
1.2.1.技术路线
在乌拉苔草沼泽湿地。2002年6—9月。挖1m×
1m×1m剖面，3次重复，根据不同的土壤发育划分为
4个层面：表土层 (0~10cm)、A层（30~40cm）、B层
(60~70cm)、C层(80~90cm)。取出之后装入封口的
塑料袋中，带回实验室阴干。每层土样做3次重复。共
48个样方。
1.2.2实验方法
1.2.2.1地上生物量测定
确定采样地点：在样地生物量测定小区内设置
20个面积1m×1m的样方（用铁丝围住，四周用木桩
固定），每30d左右采集1次。每次3~4次重复，采集
样方中不同种植物和乌拉苔草及其不同构件部分(叶
片、叶鞘、花序葶、立枯物)及立体柱状乌拉苔草（地上
部分），取回，立即称取鲜重，在实验室内于80℃烘箱
中烘干后装袋保存。
1.2.2.2土壤有机质、土壤pH和氮素测定
土壤pH用电位法测定；有机质含量用油浴加热
K2Cr2O7容量法测定[13]；硝态氮采用酚二黄酸比色法测
定[13]；用蒸馏法测定速效氮[4]；用半微量凯氏法测定全
氮[13]；土壤中的铵态氮采用氯化钠浸提、奈氏试剂显
色、721分光光度计比色测定[14]。
数据统计分析使用Origin7.0和Excel。
2 结果与分析
2.1地上生物量与土壤有机质及氮素环境相关性
乌拉苔草地上生物量最大值是178g·m-2，最小
值是92g·m-2（表1）。
图1实验场地平面图
Figure1Locationsandthesamplingsites
表1地上生物量统计分析（g·m-2）
Table1StatisticsofabovegroundbiomassofCarexmeyeriana
(g·m-2)
357
2007年1月
2.1.1地上生物量与表层土壤
地上生物量和土壤有机质、铵态氮、全氮、速效氮
呈负相关，和硝态氮呈显著负相关,相关系数-0.787
如表2。从地上生物量及其表土层有机质的相关性分
析得知，乌拉苔草在生长期间所需要的有机物质所分
解的和氮素量不均衡，存在一定的异质性差异。
2.1.2地上生物量与A层土壤
地上生物量和 A层土壤中有机质含量呈负相
关，地上生物量还与A层土壤中铵态氮、全氮、速效
氮呈负相关，和硝态氮呈显著的负相关，相关系数
-0.788；土壤有机质和铵态氮、速效氮、全氮呈显著的
正相关，相关系数0.829、0.942、0.869。铵态氮和全氮
呈显著的正相关，和速效氮和硝态氮呈不显著的正相
关，如表3。说明地上生物量的积累来源于有机物质、
太阳能和土壤氮素，与有机物质的积累相关，而其相
关性存在着显著的差异。
2.1.3地上生物量与B层土壤
地上生物量和 B层土壤中有机质含量呈负相
关，地上生物量还与B层土壤中全氮、硝态氮呈显著
负相关，相关系数为-0.87、-0.789；土壤有机质和速
效氮、全氮呈显著的正相关，与氨态氮和硝态氮呈不
显著的正相关，如表4。说明地上生物量对土壤中有
机质及氮素的吸收不均衡存在着异质性差异。
2.1.4地上生物量与C层土壤
地上生物量和 C层土壤中有机质含量呈正相
关，与氨态氮呈正相关，与全氮、速氮呈负相关，和硝
态氮呈显著的负相关，相关系数为-7.66；土壤有机质
和氨态氮、全氮、速氮呈正相关，和硝态氮呈负相关；
全氮与速氮呈极显著正相关，如表5。在C层土壤中，
地上生物量与有机质和氮素之间差异很大，而氮素之
间差异亦很大。
3 讨论
通过对长白山区沟谷沼泽乌拉苔草湿地上生物
量和不同土壤剖面的有机质和氮素相关性分析得知：
地上生物量在生长发育过程的几个阶段中，最小值为
92g·m-2,最大值178g·m-2，平均值为139g·m-2，标准
差为34.33，变异系数为24.5%。地上生物量对不同土
壤有机质相关系数不同，表层为-0.423， A层为
-0.557，B层为-0.684，C层为 0.251，逐渐由小到最
大，存在明显的空间差异。地上生物量与氮素之间的
相关差异明显，表层与硝态氮呈显著的负相关，相关
系数为-0.787，A层为-0.789，B层为-0.789，C层
表2地上生物量与土壤表层有机质、铵态氮、全氮、速氮和硝
态氮的相关性分析
Table2ThecorelationsbetweenabovegroundbiomassandSOM,
NH4-N,TN,activeN,NO3-Nintopsoil
注：样本容量16，*显著，**极显著,下同。
表3地上生物量与土壤A层有机质、铵态氮、全氮、速氮和硝
态氮的相关性分析
Table3ThecorelationsbetweenabovegroundbiomassandSOM,
NH4-N,TN,activeN,NO3-NinAhorizon
表4地上生物量与土壤B层有机质、铵态氮、全氮、速氮和硝
态氮的相关性分析
Table4ThecorelationsbetweenabovegroundbiomassandSOM,
NH4-N,TN,activeN,NO3-NinBhorizo
表5地上生物量与土壤C层有机质、铵态氮、全氮、速氮和硝
态氮的相关性分析
Table5ThecorelationsbetweenabovegroundbiomassandSOM,
NH4-N,TN,activeN,NO3-NinChorizo
徐惠风等：长白山区沟谷沼泽湿地乌拉苔草（Carexmeyeriana）地上生物量与土壤有机质和氮素相关性分析358
第26卷第1期 农 业 环 境 科 学 学 报
为-0.766，均呈显著相关，但差异不大。与铵态氮之间
的相关性，表层相关系数为-0.281，A层为-0.163，B
层为0.035，C层为0.643，随着土壤剖面的加深这种
相关系数增加。
地上生物量与全氮的相关性，表层为-0.657，A
层为-0.444，B层为-0.87，C层为-0.391，空间差异性
很大。地上生物量与速效氮的相关性，表层为-0.359，
A层为-0.696，B层为-0.714，C层为-0.445，空间差异
性很大。在土壤剖面有机质和氮素之间，氮素之间也
存在着明显的差异。
长白山沟谷沼泽乌拉苔草湿地生态过程完全是
由该湿地本身的特性所决定。任何植物的生长营养元
素来源于该土壤的有机质和氮素，而湿地土壤氮素的
迁移过程及转化产物直接关系到浅层地下水和地表
水的水质安全。湿地中氮的矿化速率决定了湿地土壤
中用于植物生长的氮素的可利用性，而氮的可利用性
又限制了植物对土壤氮素的利用效率，直接影响着湿
地生态系统的净初级生产力[15]。 地上生物量和有机
质、全氮、铵态氮、硝态氮相关性最大的是土壤剖面的
C层，和速效氮相关性最大的是表层。地下生物量和
有机质最大的是B层，全氮、速效氮和硝态氮最大的
是C层，铵态氮最大的是表层。湿地土壤养分的变
异是一种空间上的连续过程，其样点测定值在空间上
的分布具有一定的结构[16、17]。
乌拉苔草地上生物量与土壤有机质和氮素在不
同土壤剖面的相关性不同，揭示出该湿地氮素的空间
异质性。
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