全 文 ：黄土高原区不同植物凋落物可溶性有机碳
含量及其降解*
王春阳摇 周建斌**摇 夏志敏摇 陈兴丽
(西北农林科技大学资源环境学院, 陕西杨凌 712100)
摘摇 要摇 以黄土高原区 8 种植物凋落物为对象,利用水和 0郾 01 mol·L-1 CaCl2 两种浸提剂提
取了不同大小(2 mm和 1 cm长)的凋落物,测定其可溶性有机碳含量,并利用室内培养试验
评价其生物降解特性. 结果表明:不同植物凋落物可溶性有机碳含量在 18郾 20 ~ 156郾 82 g·
kg-1,占其全碳比例的 4郾 21% ~ 32郾 84% .其中,灌木凋落物可溶性有机物含量及其占全碳的
比例略高于乔木,草本最低. 经过 7 d 的培养,不同凋落物可溶性有机碳的生物降解率在
44郾 5% ~80郾 6% ,平均为 62郾 9% ;不同种类凋落物的生物降解率为灌木>乔木>草本. 培养结
束后,溶液中结构较复杂的可溶性有机物比例呈显著上升趋势,与其中易降解组分的降解有
关.说明可溶性有机碳在黄土高原区退耕还林还草过程中的物质循环及能量转化方面具有重
要作用.
关键词摇 黄土高原摇 植物凋落物摇 可溶性有机碳摇 生物降解率
文章编号摇 1001-9332(2010)12-3001-06摇 中图分类号摇 S154, S158摇 文献标识码摇 A
Soluble organic carbon in plant litters on Loess Plateau: Content and biodegradability.
WANG Chun鄄yang, ZHOU Jian鄄bin, XIA Zhi鄄min, CHEN Xing鄄li (College of Resources and Envi鄄
ronment, Northwest A & F University, Yangling 712100, Shaanxi, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. ,
2010,21(12): 3001-3006.
Abstract: The litters of eight plant species from the Loess Plateau were cut into pieces with 2 mm
and 1 cm in size, and extracted with distilled water and 0. 01 mol·L-1 CaCl2 to determine the solu鄄
ble organic carbon (SOC) content. In the meantime, a 7鄄day indoor incubation test was conducted
at (25依3) 益 to investigate their biodegradability. The SOC content and the ratio of SOC to total
carbon (SOC / TC) in the litters were 18郾 20-156郾 82 g·kg-1 and 4郾 21% -32郾 84% , respectively.
Shrub litter had a slightly higher SOC content than tree litter, while grass litter had the lowest SOC
content. After 7鄄day incubation, the biodegradation rate of SOC in the plant litters ranged from
44郾 5% to 80郾 6% (62郾 9% on average), and decreased in the order of shrub > tree > grass. By
the end of the incubation, the proportion of soluble organic matter in solution had a significant in鄄
creasing trend, which was related to the rapid biodegradation of labile composition in the litters.
The higher content and higher biodegradation rate of SOC in plant litters might play important roles
in nutrient cycling and energy flow during the vegetation restoration on Loess Plateau.
Key words: Loess Plateau; plant litter; soluble organic carbon; biodegradation rate.
*国家“十一五冶科技支撑计划项目(2007BAD89B02)、国家自然科
学基金项目 (40571087)和西北农林科技大学拔尖人才支持计划项
目(2006)资助.
**通讯作者. E鄄mail: jbzhou@ nwsuaf. edu. cn
2010鄄05鄄27 收稿,2010鄄09鄄25 接受.
摇 摇 可溶性有机质是陆地和水生生态系统中一类重
要的、十分活跃的化学组分[1-3],是微生物重要的能
量和物质(特别是氮和磷)来源,影响微生物的新陈
代谢;同时也会影响矿物风化以及污染物的迁移、转
化[4-5]等过程,与生态系统物质循环和能量流动具
有密切的关系.在林地生态系统中,土壤可溶性有机
质主要来源于植物凋落物、植物根系分泌物、微生物
及土壤腐殖质等.新近凋落物是林地土壤可溶性有
机物的主要来源[2,6-9] .土壤可溶性有机物的化学特
性往往随植被物种组成的不同而异[10] .微生物对可
溶性有机物的降解是这一组分的去向之一,与其营
养、生态及环境效应具有紧密的联系[3,11-13] .已有研
应 用 生 态 学 报摇 2010 年 12 月摇 第 21 卷摇 第 12 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Dec. 2010,21(12): 3001-3006
究表明,不同林地枯枝落叶层淋溶液可溶性有机碳
的生物降解率在 12% ~ 56% [6,8,14] . 由于植物类型
的差异,土壤可溶性有机物的生物降解率在 9% ~
93% [1,15] .而有关不同种类植物凋落物中可溶性有
机物的含量及其生物降解特性的研究尚少见报道.
黄土高原地区是我国水土流失最严重的地区,
也是国家退耕还林还草及生态建设的重点区域. 退
耕还林还草措施实施后,进入土壤生态系统植物凋
落物的种类、数量均发生了变化,由相对单一的作物
残体转变为草、灌及林混合凋落物.这些凋落物中可
溶性有机碳含量及其生物有效性如何尚未见报道.
本文选择黄土高原地区分布较为广泛的几种植物凋
落物为研究对象,利用不同种类的浸提剂浸提,研究
植物凋落物中可溶性有机碳的含量、生物降解及结
构特性,旨在评价这一有机组分在该区生态恢复与
重建中的可能作用.
1摇 研究地区与研究方法
1郾 1摇 研究区概况
供试植物凋落物于 2008 年 10 月采自中国科学
院水土保持研究所神木侵蚀与环境实验站. 该站位
于毛乌素沙漠边缘的陕西省神木县城以西 14 km处
的六道沟流域(38毅46忆—38毅51忆 N,110毅21忆—110毅23忆
E),流域面积 6郾 9 km2,主沟道长 4郾 2 km.该流域地
貌为片沙覆盖的梁峁状丘陵区,>100 m的沟道密度
为 6郾 45 km·km-2,沟谷面积占流域面积 32郾 7% ,海
拔 1100 ~ 1200 m. 该地区属典型的半干旱气候,年
平均气温 8郾 4 益,无霜期 169 d,年平均降雨量
437郾 9 mm,平均干燥度 1郾 8.
1郾 2摇 供试材料
供试植物凋落物属该地区分布较为广泛的主要
植被类型. 乔木包括刺槐(Robinia pseudoacacia)和
小叶杨(Populus simonii);灌木包括沙棘(Hippophae
rhamnoides)和沙柳( Salix psammophila);草本包括
长芒草(Stipa bungeana)、白羊草(Bothriochloa isch鄄
aemum)、沙打旺(Astragalus adsurgens)和紫花苜蓿
(Medicago sativa).采样时,乔、灌木均采集当年凋落
物叶片,草本采其整个地上部分.每一样品的采集均
采用“S冶形多点取样法,每个点收集约 0郾 1 kg,每种
样品的采样量约 3 kg. 采回后置于 60 益烘箱中烘
干.植物凋落物的主要性质见表 1.
1郾 3摇 研究方法
1郾 3郾 1 凋落物可溶性有机碳(SOC)的制备摇 将烘干
的植物样品一部分粉碎过2郾 0 mm筛,一部分剪成
表 1摇 植物凋落物全碳和全氮含量及碳氮比
Tab. 1 摇 Contents of total carbon (C) and nitrogen (N)
and C / N ratio in the plant litters
植物种类
Plant species
全 碳
Total C
(g·kg-1)
全 氮
Total N
(g·kg-1)
C / N
A 437郾 73 14郾 92 29郾 33
B 414郾 44 9郾 02 45郾 97
C 464郾 70 29郾 71 15郾 64
D 488郾 22 10郾 77 45郾 33
E 499郾 46 9郾 86 50郾 67
F 432郾 69 6郾 61 65郾 49
G 427郾 93 27郾 01 15郾 84
H 464郾 98 32郾 78 14郾 19
A:刺槐 R郾 pseudoacacia; B:小叶杨 P郾 simonii; C:沙棘 H郾 rham鄄
noides; D:沙柳 S郾 psammophila; E:长芒草 S郾 bungeana; F:白羊草
B郾 ischaemum; G:沙打旺 A郾 adsurgens; H:紫花苜蓿 M郾 sativa. 下同
The same below.
1 cm长,然后分别用蒸馏水和 0郾 01 mol·L-1 CaCl2
溶液两种浸提剂提取可溶性有机碳[16] . 提取方法
为:称取植物样品 5 g于振荡瓶中,分别加入 150 ml
浸提剂,然后在往复振荡机上振荡 0郾 5 h,静置,取上
清液在-0郾 08 MPa 下过直径为 5 cm、孔径为 0郾 45
滋m滤膜(上海市新亚净化器件厂),获得植物凋落
物提取液,测定其中 SOC含量.
1郾 3郾 2 植物 SOC生物降解试验
1) 接种液的制备:采集不同植被下的土样适量
分别装入培养瓶中,在(25依3 ) 益下暗室好气预培
养一周,培养结束后各称取 5 g 培养土壤于 250 ml
三角瓶中,加入 5 mmol·L-1 CaCl2 溶液 25 ml,加
塞,置于往复振荡机上振荡 30 min,静置 1 h 后,将
上清液过 5 滋m 滤膜,将上述接种液等体积混合后
即得培养试验接种液[17] .
2) 生物降解试验:吸取不同植物凋落物的 SOC
溶液(SOC浓度调节至 10 ~ 20 mg·L-1)50 ml 于玻
璃瓶(250 ml)中,加入 500 ( l 接种液,随后加入 20
ml营养液(0郾 1% NH4NO3 和 0郾 1% K2HPO4,1 颐 1
混合溶液),充分摇动混匀溶液. 吸取混合溶液 30
ml,测定培养第 0 天的 SOC 含量及其 UV280 nm 吸
收值和腐殖化指数(HIXem). 盖紧瓶塞,在(25依3)
益下暗室中培养 7 d,取样测定瓶中溶液的 SOC 含
量及 UV280 吸收值和 HIXem. 同时,设置 2 个对照
处理,分别用 5 mmol·L-1 CaCl2 溶液和葡萄糖溶液
(含 C 20 mg·L-1)代替土壤 SOC溶液,以扣除接种
剂中的 SOC及评价接种剂的接种效果.每个处理重
复 3 次. 培养过程中每隔 2 d 对培养液进行通
气[15] .
1郾 3郾 3 测定方法 摇 SOC 含量采用 TOC鄄5050 分析仪
2003 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 21 卷
测定;UV280 nm吸收值采用 UVIKON 930 型紫外可
见分光光度仪测定;HIXem 采用 970CRT 型荧光分
光光度计测定(激发光波长为 254 nm,发射光波长
分别为 300 ~ 345 nm 和 435 ~ 480 nm,EX 和 EM 缝
宽均为 10 nm),计算 HIXem,HIXem 定义为长波区
域(435 ~ 480 nm)的面积除以短波区域(300 ~ 345
nm)的面积[18-19] . 测定 UV280 nm 吸收值的溶液和
测定 HIXem的溶液为同一溶液,测定时将 SOC浓度
超过 10 mg·L-1的样品稀释至 10 mg·L-1,若溶液
的 SOC浓度未超过 10 mg·L-1时则直接测定,其中
紫外比色皿厚度为 1 cm.
SOC生物降解率(% ) = (降解前溶液 SOC 含
量-降解后溶液 SOC 含量) 伊100 /降解前溶液 SOC
含量.
1郾 4摇 数据处理
采用 Excel 2003 和 SAS(8郾 0)软件对数据进行
处理及统计分析,并采用新复极差法比较不同处理
间的差异,显著水平设定为 琢 = 0郾 05.所有数据均为
3 次重复的平均值.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 不同植物凋落物可溶性有机碳的含量
由表 2 可以看出,不同处理的植物凋落物可溶
性有机碳(SOC)含量在 18郾 20 ~ 156郾 82 g·kg-1,占
凋落物全碳的 4郾 21% ~ 32郾 84% . 不同种类凋落物
的大小为灌木类>乔木>草本;可溶性有机碳含量占
植物凋落物全碳的比例为灌木抑乔木>草本. 不同
浸提剂处理中,0郾 01 mol·L-1氯化钙浸提的可溶性
有机碳含量及其占凋落物全碳的比例均高于水提取
法. 2 mm长凋落物 0郾 01 mol·L-1氯化钙提取的可
溶性有机碳含量及其占凋落物全碳比例均高于水提
取法,除沙打旺外,差异均达显著水平. 1 cm 长凋落
物 0郾 01 mol·L-1氯化钙浸提的可溶性有机碳含量
及其占凋落物全碳比例均高于水浸提,其中刺槐、沙
棘、沙柳和苜蓿的差异达显著水平.
不同大小植物凋落物相比,2 mm长凋落物浸提
的可溶性有机碳含量及其占凋落物全碳的比例均高
于 1 cm凋落物.水提取的 2 mm 凋落物可溶性有机
碳含量及其占凋落物全碳的比例均高于 1 cm 凋落
物,除长芒草和白羊草外,差异均达显著水平. 0郾 01
mol·L-1氯化钙浸提的 2 mm 凋落物可溶性有机碳
含量及其占凋落物全碳的比例均显著高于 1 cm 凋
落物.
2郾 2摇 不同植物凋落物可溶性有机物的生物降解率
一般认为,生物降解试验时葡萄糖溶液接种后
的生物降解率超过 50%表明接种效果理想[15] . 本
研究中葡萄糖处理的生物降解率达 87郾 7% ,表明接
种效果理想,试验方法可行.
由图 1 可以看出,不同凋落物可溶性有机物的
生物降解率在 44郾 5% ~ 80郾 6% ,平均 62郾 9% . 不同
种类凋落物间,灌木类可溶性有机物的生物降解率
最高(平均 69郾 2% ),其次是乔木(平均 62郾 2% ),草
本最低(平均 60郾 1% ).
不同提取剂相比,0郾 01 mol·L-1氯化钙浸提的
可溶性有机物的生物降解率(47郾 1% ~ 80郾 6% )高
于水提取法(44郾 5% ~ 75郾 3% ),其中 2 种浸提法提
取 2 mm长沙打旺和苜蓿及 1 cm 长刺槐、长芒草、
沙打旺和苜蓿凋落物可溶性有机物的生物降解率差
异达显著水平.
1 cm长凋落物可溶性有机物的生物降解率(平
表 2摇 不同植物凋落物可溶性有机碳含量及其占总碳的比例
Tab. 2摇 Contents of soluble organic carbon in the plant litter and ratio of SOC to total carbon in litter (mean依SE, n=3)
植物种类
Plant
species
水提取 Extracted by distilled water
含 量
Content (g·kg-1)
2 mm 1 cm
占总碳比例
Percentage of total C (% )
2 mm 1 cm
氯化钙溶液提取 Extracted by CaCl2 solution
含 量
Content (g·kg-1)
2 mm 1 cm
占总碳比例
Percentage of total C (% )
2 mm 1 cm
A 72郾 1依1郾 50Bf 60郾 2依0郾 49Dc 16郾 5依0郾 34Bd 13郾 7依0郾 11Dc 91郾 6依0郾 10Af 64郾 9依0郾 51Ce 20郾 9依0郾 02Ae 14郾 8依0郾 10Cd
B 100郾 7依1郾 00Bd 90郾 4依4郾 95Ca 24郾 3依0郾 24Bb 21郾 8依1郾 19Ca 110郾 8依0郾 33Ad 94郾 2依0郾 20BCb 26郾 7依0郾 08Ac 22郾 7依0郾 64BCa
C 85郾 5依1郾 80Be 49郾 8依1郾 14Dd 18郾 4依0郾 39Bd 10郾 5依0郾 21Dd 104郾 5依0郾 33Ae 64郾 7依1郾 00Ce 22郾 5依0郾 07Ad 13郾 9依1郾 78Ce
D 132郾 5依2郾 80Ba 92郾 0依1郾 74Da 27郾 2依0郾 57Ba 18郾 5依0郾 20Db 156郾 8依0郾 90Aa 103郾 0依1郾 77Ca 32郾 8依0郾 73Aa 21郾 1依2郾 24Cb
E 26郾 1依0郾 01Cg 27郾 7依0郾 40BCe 5郾 6依0郾 40Be 5郾 5依0郾 08Be 40郾 7依1郾 03Ag 29郾 4依0郾 20Bf 8郾 2依0郾 21Af 5郾 9依2郾 48Bf
F 20郾 2依0郾 01Bh 18郾 2依2郾 28Bf 4郾 9依0郾 27Be 4郾 2依0郾 53Be 30郾 7依0郾 50Ah 22郾 9依0郾 67Bg 6郾 6依0郾 50Ag 5郾 3依2郾 15Bf
G 119郾 7依0郾 66Ab 76郾 6依2郾 97Bb 28郾 0依0郾 15Aa 17郾 9依0郾 69Bb 122郾 1依0郾 01Ac 80郾 1依0郾 39Bd 28郾 5依0郾 01Ab 18郾 7依0郾 09Bc
H 108郾 2依0郾 99Bc 77郾 9依0郾 40Db 21郾 9依1郾 35Bc 16郾 8依0郾 09Cb 125郾 6依1郾 54Ab 87郾 2依1郾 50Cc 27郾 0依0郾 33Ac 18郾 8依0郾 06BCc
同一指标同行不同大写字母表示差异显著(P<0郾 05);同列不同小写字母表示差异显著(P<0郾 05) Different capital letter within a row about the
same item indicated significant difference at 0郾 05 level; different small letter within a column indicated significant difference at 0郾 05 level. 下同 The
same below.
300312 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 王春阳等: 黄土高原区不同植物凋落物可溶性有机碳含量及其降解摇 摇 摇 摇 摇
图 1摇 不同浸提剂对植物凋落物可溶性有机碳生物降解率的影响
Fig. 1摇 Effects of different extraction solutions and litter sizes on the biodegradability of SOC (mean依SE, n=3).
同种凋落物不同字母表示各处理差异显著(P<0郾 05)Different letters in the same plant litter indicated significant difference at 0郾 05 level. A:刺槐 R郾
pseudoacacia; B:小叶杨 P郾 simonii; C:沙棘 H郾 rhamnoides;D:沙柳 S郾 psammophila; E:长芒草 S郾 bungeana; F:白羊草 B郾 ischaemum; G:沙打旺
A郾 adsurgens; H:紫花苜蓿 M郾 sativa. 玉:水提取 Extracted by distilled water;域: 氯化钙溶液提取 Extracted by CaCl2 solution郾 1)2 mm; 2)1 cm.
表 3摇 不同植物凋落物可溶性有机物降解前后的 UV280 吸收值和 HIXem值
Tab. 3摇 UV280 absorbance and HIXem values of SOC in the plant litters before and after incubation (mean依SE, n=3)
参数
Parameter
植物种类
Plant
species
时间
Time
(d)
水提取
Extracted by distilled water
2 mm 1 cm
氯化钙溶液提取
Extracted by CaCl2 solution
2 mm 1 cm
UV280 A 0 0郾 121依0郾 001b 0郾 090依0郾 007b 0郾 110依0郾 003b 0郾 083依0郾 003b
7 0郾 149依0郾 002a 0郾 134依0郾 003a 0郾 171依0郾 003a 0郾 257依0郾 007a
B 0 0郾 137依0郾 004b 0郾 106依0郾 001b 0郾 118依0郾 005b 0郾 083依0郾 003b
7 0郾 229依0郾 011a 0郾 174依0郾 002a 0郾 186依0郾 003a 0郾 197依0郾 002a
C 0 0郾 152依0郾 005b 0郾 115依0郾 002b 0郾 119依0郾 002b 0郾 051依0郾 006b
7 0郾 305依0郾 015a 0郾 277依0郾 001a 0郾 144依0郾 006a 0郾 101依0郾 004a
D 0 0郾 135依0郾 003b 0郾 108依0郾 003b 0郾 092依0郾 006b 0郾 069依0郾 001b
7 0郾 212依0郾 006a 0郾 221依0郾 005a 0郾 192依0郾 004a 0郾 152依0郾 008a
E 0 0郾 128依0郾 002b 0郾 157依0郾 003b 0郾 094依0郾 002b 0郾 068依0郾 001b
7 0郾 201依0郾 009a 0郾 239依0郾 006a 0郾 163依0郾 001 0郾 133依0郾 009a
F 0 0郾 153依0郾 006b 0郾 164依0郾 002b 0郾 099依0郾 004b 0郾 099依0郾 007b
7 0郾 192依0郾 003a 0郾 201依0郾 002a 0郾 130依0郾 001a 0郾 146依0郾 006a
G 0 0郾 114依0郾 001b 0郾 111依0郾 004b 0郾 092依0郾 005b 0郾 067依0郾 009b
7 0郾 215依0郾 002a 0郾 151依0郾 004a 0郾 126依0郾 006a 0郾 117依0郾 001a
H 0 0郾 114依0郾 001b 0郾 127依0郾 009b 0郾 089依0郾 008b 0郾 082依0郾 002b
7 0郾 144依0郾 001a 0郾 199依0郾 002a 0郾 140依0郾 004a 0郾 190依0郾 007a
HIXem A 0 0郾 836依0郾 001b 0郾 668依0郾 004b 0郾 803依0郾 013b 0郾 621依0郾 004b
7 1郾 238依0郾 004a 0郾 835依0郾 001a 1郾 087依0郾 017a 0郾 975依0郾 004a
B 0 0郾 499依0郾 005b 0郾 313依0郾 004b 0郾 319依0郾 005b 0郾 299依0郾 004b
7 1郾 009依0郾 029a 0郾 769依0郾 002a 2郾 734依0郾 009a 1郾 307依0郾 006a
C 0 0郾 566依0郾 009b 0郾 548依0郾 009b 0郾 504依0郾 001b 0郾 472依0郾 007b
7 1郾 048依0郾 002a 0郾 707依0郾 009a 1郾 456依0郾 003a 1郾 956依0郾 001a
D 0 0郾 187依0郾 005b 0郾 164依0郾 001b 0郾 167依0郾 001b 0郾 163依0郾 011b
7 0郾 855依0郾 006a 0郾 776依0郾 007a 0郾 574依0郾 001a 1郾 346依0郾 020a
E 0 0郾 633依0郾 007b 0郾 657依0郾 009b 0郾 677依0郾 009b 0郾 661依0郾 001b
7 1郾 096依0郾 005a 1郾 129依0郾 011a 1郾 102依0郾 003a 1郾 180依0郾 009a
F 0 0郾 593依0郾 002b 0郾 649依0郾 007b 0郾 552依0郾 008b 0郾 601依0郾 009b
7 0郾 893依0郾 002a 1郾 130依0郾 001a 1郾 191依0郾 007a 0郾 881依0郾 015a
G 0 0郾 649依0郾 008b 0郾 759依0郾 002b 1郾 182依0郾 003b 0郾 743依0郾 003b
7 0郾 990依0郾 004a 0郾 850依0郾 001a 1郾 380依0郾 002a 0郾 996依0郾 003a
H 0 1郾 141依0郾 001b 1郾 137依0郾 001b 0郾 968依0郾 002b 0郾 903依0郾 016b
7 1郾 609依0郾 001a 1郾 521依0郾 002a 1郾 368依0郾 003a 1郾 798依0郾 011a
不同小写字母表示在相同方法处理下同种凋落物不同时间差异显著(P<0郾 05) Different letters within a column for the same extraction solution and
litter size indicated significant difference at 0郾 05 level.
4003 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 21 卷
均为 66郾 2% )高于 2 mm 凋落物(平均为 59郾 6% ).
但不同处理方式对凋落物生物降解率的影响因植物
种类不同有所差异,水提取的刺槐和长芒草 2 mm
凋落物可溶性有机物的生物降解率显著高于 1 cm;
其他凋落物在同种浸提剂中可溶性有机物的生物降
解率均表现为 1 cm 高于 2 mm,且白羊草和苜蓿凋
落物在水提取法中和长芒草、白羊草和苜蓿凋落物
在 0郾 01 mol·L-1氯化钙浸提法中均达到显著水平.
2郾 3摇 不同植物凋落物可溶性有机物降解前后
UV280 和 HIXem的变化
与培养起始时相比,培养结束时凋落物可溶性
有机物的 UV280 值和 HIXem值均明显增加(表 3),
说明随着培养的进行,溶液中可溶性有机物结构相
对复杂的芳香类化合物含量和较难分解组分的比例
呈显著增加趋势.水提取法的可溶性有机物在培养
后 UV吸收增加值高于0郾 01 mol·L-1氯化钙浸提
法, HIXem 增加值却相反, 但增幅均表 现 为
0郾 01 mol·L-1氯化钙浸提法高于水提取法. 1 cm 凋
落物可溶性有机物培养后平均 UV 吸收增加值和增
幅均高于 2 mm,而 HIXem增加值和增幅则相反.
摇 摇 相关分析表明,凋落物可溶性有机物的生物降
解率与降解前 UV 吸收值呈显著负相关(表 4),说
明通过测定可溶性有机物的 UV 吸收值可以反映其
结构特性.
表 4摇 培养前各测定指标和植物化学成分间的相关性分析
Tab. 4摇 Correlation analysis among the test indices and the
ingredients of different litter (n=32)
生物降解率
Biodegra鄄
dability
UV280摇 摇 HIXem SOC SOC / TC
生物降解率
Biodegradability 1
UV280 -0郾 421* 1
HIXem -0郾 326 0郾 037 1
SOC 0郾 301 -0郾 187 -0郾 125 1
SOC / TC 0郾 264 -0郾 182 -0郾 109 0郾 989**摇 1
*P<0郾 05;** P<0郾 01.
3摇 讨摇 摇 论
3郾 1摇 不同凋落物可溶性有机碳含量及其降解特性
在黄土区 8 种植物凋落物中,可溶性有机碳含
量(18郾 20 ~ 156郾 82 g·kg-1 )和其占凋落物全碳的
比例(4郾 21% ~ 32郾 84% )相对较高;7 d 好气培养期
间,不同植物凋落物可溶性有机物的生物降解率平
均为 62郾 9% ,显著高于土壤可溶性有机碳含量
(4郾 65 ~ 8郾 94 mg·kg-1 )及生物降解率(19郾 3% ~
48郾 5% ) [20-21],这可能与植物凋落物中易溶有机成
分的含量较高有关.植物凋落物中较高的 SOC 含量
和生物降解率,证明该活性组分是黄土高原区退耕
还林还草生态系统中物质循环及能量转化不可忽视
的有机组分.
研究还发现,不同浸提剂提取的灌木类凋落物
可溶性有机碳数量及其占凋落物全碳的比例均最
高,其次为乔木类凋落物,草本类凋落物最低. 不同
凋落物中可溶性有机碳的生物降解率也存在差异,
为灌木>乔木>草本,这与不同植物凋落物的化学组
分差异有关.黄土高原区退耕还林还草后,每年进入
土壤的植物凋落物由相对单一的作物残体转变为
草、灌及林混合凋落物,凋落物种类的增加及其不同
可溶性有机碳含量及生物降解率,增加了生态系统
中物质循环及能量转化的多样性,有利于退化生态
系统的恢复及重建.
凋落物中可溶性有机物含量及降解率还与样品
的处理方式及浸提剂的种类有关[22-23] .今后研究中
有必要规范样品的处理及提取方法,以增加不同研
究结果的可比性.
3郾 2摇 可溶性有机碳的生物降解与 UV280 吸收值和
HIXem值的关系
近年来,可溶性有机物的 UV280 吸收值和 HIX鄄
em值成为评价土壤可溶性有机物结构复杂程度和
分解特性的一种简便方法[11,12,24-25],其理论基础是
不同有机物所含的基团对不同类型和长度的光波有
着各自的吸收特性.本试验结果表明,与培养起始时
相比,培养结束时不同植物凋落物可溶性有机物的
UV280 值和 HIXem值均有显著增加,与其他学者对
的结论相一致[25] .这可能是培养过程中可溶性有机
物中易分解组分被微生物利用,使结构相对复杂的
芳环物质等比例相对增加有关. 而且植物凋落物可
溶性有机碳的生物降解率与降解前 UV 吸收值和
HIXem值呈负相关,其中与 UV 吸收值的负相关达
显著水平,与 Kalbitz 等[15]的研究结论类似. 因此,
UV280 吸收值和 HIXem 值也可在一定程度上反映
培养前、后凋落物中可溶性有机物结构特性的变化
情况,同时可以通过测定可溶性有机物的 UV280 吸
收值和 HIXem值预测其生物有效性.
本研究通过室内培养试验比较了黄土高原几种
植物凋落物可溶性有机碳含量及其生物降解特性,
有必要进一步通过田间原位试验,有效地评价其在
黄土高原退耕还林还草过程中对改善土壤质量及物
质能量流动的作用.
500312 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 王春阳等: 黄土高原区不同植物凋落物可溶性有机碳含量及其降解摇 摇 摇 摇 摇
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作者简介摇 王春阳,男,1980 年生,博士研究生.主要从事恢
复区生态环境研究. E鄄mail: wya312@ yahoo. com. cn
责任编辑摇 李凤琴
6003 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 21 卷