全 文 ：草原及开垦后土壤有机质性质研究 3
平立凤1 ,2 　窦　森1 3 3 　张晋京1 　关　松1
(1 吉林农业大学资源与环境学院 ,长春 130118 ;2 中国科学院南京土壤研究所生物修复组 ,南京 210008)
【摘要】　从土壤有机无机复合状况、腐殖质结合形态和腐殖质组成等方面 ,研究了供试土壤 (草原淡黑钙
土、草原风沙土和已开垦的风沙土)有机质的性质. 结果表明 ,不同土壤类型及利用方式对土壤有机质性质
的影响有很大的差异. 与风沙土相比 ,淡黑钙土的全土碳、生物量碳、重组碳、可提取腐殖物质 ( HE) 、松结
态腐殖质的含量和全土腐殖化度较高. 风沙土种向日葵后其全土碳、生物量碳、重组碳和 HE 含量及各种
结合形态腐殖质含量均下降 ,但腐殖化程度相差不大.
关键词 　土壤 　腐殖质 　有机无机复合状况 　腐殖化程度
文章编号 　1001 - 9332 (2004) 05 - 0824 - 03 　中图分类号 　S153. 6 　文献标识码 　A
Properties of organic matter in natural and reclaimed steppe soil. PIN G Lifeng1 ,2 ,DOU Sen1 , ZHAN G Jin2
jing1 , GUAN Song1 ( 1 College of N atural Resources and Envi ronment , Jilin A gricultural U niversity ,
Changchun 130118 , China ; 2 Institute of Soil Science , Chinese Academy of Sciences , N anjing 210008 , Chi2
na) . 2Chin. J . A ppl . Ecol . ,2004 ,15 (5) :824～826.
The properties of organic matter in steppe chernozem ,steppe wind2blown soil and cultivated wind2blown soil were
studied by analyzing the status of organo2mineral complex and the combined status and composition of humus.
The results showed that different types and utilization patterns of soil had very different effects on the properties
of soil organic matter. The amounts of total organic carbon ,biomass C ,heavy fraction C ,extractable humus ( HE)
and loosely2combined humus and the humification degree were higher in steppe chernozem than in wind2blown
soil. Steppe soil had higher amounts of total organic carbon ,biomass C ,heavy fraction C ,HE and different com2
bined humus than sunflower wind2blown soil ,but humification degree had no obvious difference.
Key words 　Soil , Humus , Organic2mineral complex , Humification degree.
3 国家自然科学基金项目 (40271069)和吉林省杰出青年基金资助项
目 (1999248217) .3 3 通讯联系人.
2003 - 01 - 10 收稿 ,2003 - 04 - 25 接受.
1 　引 　　言
恢复植被是改善生态环境、防止土地退化、提高
土壤肥力和生产能力的有效途径. 吉林省西部地区由
于气候、地理等自然因素和人为的滥垦[5 ] 、过牧[8 ,9 ,11 ]
等对生态环境的破坏作用不断积累 ,使原来自我调节
能力较强的草原生态系统所占比例越来越少 ,沙化、
盐渍化现象更为严重.本文主要研究草地土壤与开垦
后土壤有机质含量、存在状态、化学组成和性质的变
化 ,旨在为草原植被恢复提供科学依据.
2 　材料与方法
211 　供试土壤
供试土壤为淡黑钙土和风沙土 ,分别相当于美国土壤分
类中的半干润软土 ( ustoll) 和石英沙质新成土 (quartipsam2
ment) ,采自吉林省腰井子东北师大松嫩草地研究站 ,地理位
置在 44°45′N 和 123°45′E 附近. 年平均气温为 419 ℃,年降
水量平均为 47016 mm ,主要集中在 6～8 月 ,年蒸发量为 1
688 mm ,约为降水量的 315 倍. 植被类型为羊草草原 ,以羊
草 ( Leym us chinensis)为建群种的群落占绝对优势 ,植物种类
成分简单 ,有近十余种植物 :羊草 (60 %) 、星星草 (约 10 %) 、
碱蓬 (约 10 %) . 羊草地上部生物量约占群落地上部总生物
量的 90 %左右. 羊草群落的产量决定着该草原的生产力 [7 ] .
同时采取相邻开垦的风沙土 ,分别种向日葵 1 和 10 年. 采样
时间为 2001 年 4 月 27 日. 土壤基本性状见表 1.
表 1 　供试土壤的基本性状 3
Table 1 Basic properties of soil tested
土壤
Soils
有机质
Organic
matter
(g·kg - 1)
全氮
Total N
(g·kg - 1)
碱解氮
Available N
(mg·kg - 1)
速效磷
Available P
(mg·kg - 1)
速效钾
Available K
(mg·kg - 1)
pH
( H2O)
C/ N
D0 2913 1115 78 219 121 8168 1418
F0 2517 1123 94 1210 132 8166 1211
F1 1213 0151 40 416 135 8124 1319
F10 1211 0147 36 713 51 9180 15133 D0 :淡黑钙土 ,为草原植被 Chernozem ,grass cover ,F :风沙土 Wind2blown soil ,F0 :草原植被
Grass cover ,F1 :种向日葵 1 年 Sunflower cover (1 year) , F10 :种向日葵 10 年 Sunflower cover
(10 years) .
212 　测定方法
21211 水溶性物质的提取 　称过 60 目筛土样 5100 g ,置于
100 ml 塑料离心管 ,加入 30 ml 蒸馏水 ,用玻璃棒搅匀 ,在恒
温水浴振荡器上于 70 ℃振荡提取 1 h ,取下后 ,以 3 500 r·
min - 1离心 15 min ,将上清液用中速滤纸过滤到 50 ml 容量
应 用 生 态 学 报 　2004 年 5 月 　第 15 卷 　第 5 期 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY ,May 2004 ,15 (5)∶824～826
瓶中 ,再用蒸馏水洗残渣 2 次 ,每次用 10 ml ,并将 2 次离心
液合并过滤到 50 ml 容量瓶中 ,定容. 此溶液即为水溶性物
质 (DOC) .
21212 全土腐殖质数量和组成的测定 　将上述提取残渣 ,加
入 30 ml 011 mol·L - 1 NaOH + 011 mol·L - 1 Na4 P2O7 混合
液 ,提取 HE ,分离为胡敏酸和腐殖酸 ( HA、FA) ;提取残渣为
Hu ,分别定碳[15 ] .
21213 重组和轻组的分离及有机无机复合度的测定 　用超
声波振荡2重液法 [3 ,13 ] ,仪器为 J S23 探头型超声波处理机 ,重
液为比重 118 的杜列液. 重组腐殖质数量和组成的测定 ,如
21212.
21214 不同结合形态有机碳的提取 　先用 011 mol·L - 1
NaOH提取松结合态腐殖质 ( HE Ⅰ) ,然后用 011 mol·L - 1
NaOH + 011 mol·L - 1 Na4 P2O7 混合液 (p H13) 提取稳结合态
腐殖质 ( HE Ⅱ) . 残渣即为胡敏素 ( HE Ⅲ) [4 ,10 ] .
21215 土壤生物量碳的测定 　采用 Vance[14 ]提出的 FE 法 ,
即灭菌浸提法.
21216 其它土壤基本性质测定用常规法 [13 ] .
3 　结果与讨论
311 　土壤微生物量
土壤微生物既是有机碳库的一部分 ,又是有机
碳转化的参与者 ,因此其作用和重要性一直为人们
所重视[12 ] . 由于土壤矿物对微生物及其代谢产物的
物理化学保护作用 ,以及其它土壤性质、气候条件等
因素对微生物生长和发育的影响 ,土壤微生物量碳
的转化过程错综复杂. 一般情况下 ,微生物量碳仅占
总有机碳量的 2 %左右 ,且草原土壤的微生物量碳
往往大于耕地土壤[8 ] . 草原土壤与耕地土壤微生物
碳量见图 1. 由图 1 可见 ,淡黑钙土微生物量碳含量
高于风沙土. 就风沙土而言 ,开垦后土壤生物量碳下
降.土壤微生物量碳与土壤有机质的变化有相同的
趋势 ( F10除外) ,即有机质含量高 ,则微生物量碳也
高. 由于草原植被覆盖多 ,土壤中空气与大气中氧的
图 1 　不同土壤的微生物量碳和有机质含量
Fig. 1 Amount of biomass C and organic matter in different soils.
Ⅰ. 微生物量碳 Biomass C , Ⅱ. 有机质 Organic matter.
表 2 　不同土壤全土、重组、轻组有机碳数量及有机无机复合状况
Table 2 Organic carbon of light and heavy fractions and the status of
organic2mineral complexes in different soils
土壤
Soils
全土有机碳
Total organic C
(g·kg - 1)
重组碳
Heavy carbon
(g·kg - 1)
轻组碳
Light carbon
(g·kg - 1)
原土复合量
QC
(g·kg - 1)
原土复合度
DC
( %)
D0 17100 13186 3114 15101 7811
F0 14191 9116 5175 14149 5918
F1 7113 5110 2103 4198 7017
F10 7102 5174 1128 5158 7816
交换慢 ,有机质积累多 ,从而使土壤微生物量碳含量
提高[12 ] .
312 　土壤有机无机复合状况
由表 2 可以看出 ,淡黑钙土的全土碳、重组碳和
原土复合量均高于风沙土. 就风沙土而言 ,开垦后土
壤的全土碳、重组碳、轻组碳和原土复合量均降低.
原土复合量与轻组碳含量呈相似的趋势 :原土
复合度 (DC) 以草原风沙土最低 ,可能是草地植被的
碳有很大一部分分配在轻组的缘故. 开垦的土壤一
方面由于轻组有机质. 分解及参与有机无机复合 ,而
变得越来越少 ,另一方面由于复合体中有机碳较非
复合碳分解慢 ,因而 DC 较高. 这与郭成达[7 ]的研究
结果相似.
313 　土壤腐殖质结合形态
淡黑钙土和风沙土腐殖质结合形态存在较大差
异 (表 3) . 淡黑钙土不但有机碳总量高 (17 g·kg - 1) ,
而且与土壤肥力密切相关的松结合态腐殖质含量
(HEⅠ)占绝对优势 ,松稳比也较高. 就风沙土而言 ,未
开垦的土壤有机碳含量、HEⅠ、HEⅡ和 HEⅢ均高于开
垦的土壤 ,松稳比以开垦年限最少的土壤最低. 因此 ,
草原开垦后 ,可能会使土壤肥力下降 ,进而影响土壤
生产力.
无论是何种土壤 , HE Ⅰ+ HE Ⅱ均大于 HE ,说
明用 NaOH 和 NaOH + NaP4O7 分组提取率大于
NaOH + NaP4O7 不分组提取率.
314 　土壤的腐殖质组成
各土壤中胡敏酸 ( HA)占显著优势 ,占有机碳总
量的 1617 %～2511 % ;而 FA 占 1014 %～2018 %.
此外 ,HA 含量及 PQ 值随有机碳含量的增加而增大
(表 4) . 腐殖酸 ( FA) 和水溶性物质占有机碳总量的
百分数随有机质的增大而减小.
黑钙土的 PQ 大于风沙土 ,说明其腐殖物质较
复杂和成熟 ,也可能是母质的差异所致[2 ] . 就风沙
土而言 ,开垦后 PQ 有下降的趋势 ,这与郭成达[6 ]的
研究结果相同.
5285 期 　　　　　　　　　　　　　　　平立凤等 :草原及开垦后土壤有机质性质研究 　　　　　　　　　　　
315 　不同结合形态腐殖质的 HA/ FA 比值
表 5 列出了松结合态和稳结合态腐殖酸中的
HA/ FA 比值 ,除 F10外 ,各土壤的 HE Ⅰ中 , FA 的含
量均高于 HA ,HA/ FA 比值 < 1 ; HE Ⅱ中 HA/ FA 比
值因土而异 ,但均高于 117 ,而且风沙土明显高于淡
黑钙土. 就风沙土而言 ,草原土壤大于耕地土壤. 这
表明 ,松结合态腐殖质的活性较高 ,而稳结合态腐殖
质芳化度和分子量较大 ,活性较低[1 ,10 ] .
表 3 　不同土壤的腐殖质结合形态
Table 3 Combined form humus in different soils
土壤
Soils
有机碳总量
Total
organic C
(g·kg - 1)
松结合态腐
殖质 HE Ⅰ
Loosely2
combined
humus
(g·kg - 1)
稳结合态
腐殖质 HE Ⅱ
Firmly2
combined
humus
(g·kg - 1)
紧结合态
腐殖质 HE Ⅲ
Tightly2
combined
humus
(g·kg - 1)
松/ 稳比
( HE Ⅰ/ HE Ⅱ)
松/ 紧比
( HE Ⅰ/ HE Ⅲ)
HE Ⅰ+ HE Ⅱ3
(g·kg - 1)
HE 3 3
(g·kg - 1)
D0 17100 2169 4123 22138 01635 01120 6192 4196
F0 14191 2100 3177 19193 01531 01101 5178 4191
F1 7113 1100 2162 8167 01380 01116 3163 3126
F10 7102 1114 2110 8186 01542 01125 3124 21183 用 011 mol·L - 1 NaOH 和 011 mol·L - 1 NaOH + 011 mol·L - 1NaP4O7 的提取的 HE Ⅰ+ HE Ⅱ. HE Ⅰ+ HE Ⅱwas extracted by 011 mol·L - 1
NaOH and 011 mol·L - 1NaOH + 011 mol·L - 1NaP4O71 3 3 011 mol·L - 1 NaOH + 011 mol·L - 1NaP4O7 的提取的 HE(未分结合形态) HE was ex2
tracted by 011 mol·L - 1 NaOH + 011011 mol·L - 1NaP4O7 (no different combined status) .
表 4 　土壤腐殖质组成
Table 4 Humus compositions in soils
土壤
Soils
有机碳总量
Total organic C
(g·kg - 1)
HE
Extractable humus
占土
(g·kg - 1)
占 OC
( %)
HA
Humic acid
占土
(g·kg - 1)
占 OC
( %)
FA
Fulvic acid
占土
(g·kg - 1)
占 OC
( %)
PQ 3
Humification
degree
水溶性有机碳
Dissolvable organic carbon
占土
(g·kg - 1)
占 OC
( %)
D0 17100 4196 2912 3119 1818 1177 1014 6413 0118 1106
F0 14191 4191 3219 2177 1816 2114 1414 5614 0123 1154
F1 7113 3126 4517 1178 2516 1148 2018 5416 0118 2154
F10 7102 2118 3111 1120 1617 0198 1316 5511 0135 41863 PQ ( %) = HA/ ( HA + FA)
表 5 　不同结合形态的腐殖质组成
Table 5 Composition in different combined form humus
土壤
Soils
松结态 ( HE Ⅰ) Loosely2combined
HA
(g·kg - 1)
FA
(g·kg - 1) HA/ FA
稳结态 ( HE Ⅱ) Firmly2combined
HA
(g·kg - 1)
FA
(g·kg - 1) HA/ FA
D0 01391 21294 0117 21706 11525 1177
F0 01977 11026 0195 21706 11603 2155
F1 01419 01585 0172 11702 01921 1185
F10 01586 01554 1106 11356 01748 1181
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Chinese)
作者简介 　平立凤 ,女 ,1977 年出生 ,博士研究生 ,主要从事
土壤生物化学研究 ,发表论文 2 篇. E2mail :plfnj @163. com
628　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　15 卷