全 文 ：
摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
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摇 摇 第 猿源卷 第 愿期摇 摇 圆园员源年 源月摇 渊半月刊冤
目摇 摇 次
前沿理论与学科综述
海洋浮游纤毛虫生长率研究进展 张武昌袁李海波袁丰美萍袁等 渊员愿怨苑冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
城市森林调控空气颗粒物功能研究进展 王晓磊袁王摇 成 渊员怨员园冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
雪地生活跳虫研究进展 张摇 兵袁倪摇 珍袁常摇 亮袁等 渊员怨圆圆冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
个体与基础生态
黄河三角洲贝壳堤岛叶底珠叶片光合作用对 悦韵圆浓度及土壤水分的响应
张淑勇袁夏江宝袁张光灿袁等 渊员怨猿苑冤
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米槠人促更新林与杉木人工林叶片及凋落物溶解性有机物的数量和光谱学特征
康根丽袁杨玉盛袁司友涛袁等 渊员怨源远冤
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利用不同方法测定红松人工林叶面积指数的季节动态 王宝琦袁刘志理袁戚玉娇袁等 渊员怨缘远冤噎噎噎噎噎噎噎噎
环境变化对兴安落叶松氮磷化学计量特征的影响 平摇 川袁王传宽袁全先奎 渊员怨远缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
黄土塬区不同土地利用方式下深层土壤水分变化特征 程立平袁刘文兆袁李摇 志 渊员怨苑缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎
土壤水分胁迫对拉瑞尔小枝水分参数的影响 张香凝袁孙向阳袁王保平袁等 渊员怨愿源冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
遮荫处理对臭柏幼苗光合特性的影响 赵摇 顺袁黄秋娴袁李玉灵袁等 渊员怨怨源冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
漓江水陆交错带典型立地根系分布与土壤性质的关系 李青山袁王冬梅袁信忠保袁等 渊圆园园猿冤噎噎噎噎噎噎噎噎
梭梭幼苗的存活与地上地下生长的关系 田摇 媛袁塔西甫拉提窑特依拜袁李摇 彦袁等 渊圆园员圆冤噎噎噎噎噎噎噎噎
模拟酸雨对西洋杜鹃生理生态特性的影响 陶巧静袁付摇 涛袁项锡娜袁等 渊圆园圆园冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
岩溶洞穴微生物沉积碳酸钙要要要以贵州石将军洞为例 蒋建建袁刘子琦袁贺秋芳袁等 渊圆园圆愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎
桂东北稻区第七代褐飞虱迁飞规律及虫源分析 齐会会袁张云慧袁蒋春先袁等 渊圆园猿怨冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
种群尧群落和生态系统
鄱阳湖区灰鹤越冬种群数量与分布动态及其影响因素 单继红袁马建章袁李言阔袁等 渊圆园缘园冤噎噎噎噎噎噎噎噎
雪被斑块对川西亚高山两个森林群落冬季土壤氮转化的影响 殷摇 睿袁徐振锋袁吴福忠袁等 渊圆园远员冤噎噎噎噎噎
小秦岭森林群落数量分类尧排序及多样性垂直格局 陈摇 云袁王海亮袁韩军旺袁等 渊圆园远愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎
圆园员圆年夏季挪威海和格陵兰海浮游植物群落结构的色素表征 王肖颖袁张摇 芳袁李娟英袁等 渊圆园苑远冤噎噎噎噎
云南花椒园中昆虫群落特征的海拔间差异分析 高摇 鑫袁张立敏袁张晓明袁等 渊圆园愿缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
人工湿地处理造纸废水后细菌群落结构变化 郭建国袁赵龙浩袁徐摇 丹袁等 渊圆园怨缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
极端干旱区尾闾湖生态需水估算要要要以东居延海为例 张摇 华袁张摇 兰袁赵传燕 渊圆员园圆冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎
景观尧区域和全球生态
秦岭重点保护植物丰富度空间格局与热点地区 张殷波袁郭柳琳袁王摇 伟袁等 渊圆员园怨冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
太阳辐射对黄河小浪底人工混交林净生态系统碳交换的影响 刘摇 佳袁同小娟袁张劲松袁等 渊圆员员愿冤噎噎噎噎噎
黄土丘陵区油松人工林生态系统碳密度及其分配 杨玉姣袁陈云明袁曹摇 扬 渊圆员圆愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
湘潭锰矿废弃地不同林龄栾树人工林碳储量变化趋势 田大伦袁李雄华袁罗赵慧袁等 渊圆员猿苑冤噎噎噎噎噎噎噎噎
资源与产业生态
湘南某矿区蔬菜中 孕遭尧悦凿污染状况及健康风险评估 吴燕明袁吕高明袁周摇 航袁等 渊圆员源远冤噎噎噎噎噎噎噎噎
城乡与社会生态
北京市主要建筑保温材料生命周期与环境经济效益评价 朱连滨袁孔祥荣袁吴摇 宪 渊圆员缘缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎
城市地表硬化对银杏生境及生理生态特征的影响 宋英石袁李摇 锋袁王效科袁等 渊圆员远源冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
期刊基本参数院悦晕 员员鄄圆园猿员 辕 匝鄢员怨愿员鄢皂鄢员远鄢圆苑远鄢扎澡鄢孕鄢 预 怨园郾 园园鄢员缘员园鄢圆怨鄢圆园员源鄄园源
室室室室室室室室室室室室室室
封面图说院 冷杉红桦混交林雪要要要冷杉是松科的一属袁中国是冷杉属植物最多的国家袁约 圆圆 种 猿 个变种遥 冷杉常常在高纬度
地区至低纬度的亚高山至高山地带的阴坡尧半阴坡及谷地形成纯林袁或与性喜冷湿的云杉尧落叶松尧铁杉和某些松树
及阔叶树组成针叶混交林或针阔混交林遥 冷杉具有较强的耐阴性袁适应温凉和寒冷的气候袁土壤以山地棕壤尧暗棕
壤为主遥 川西尧滇北山区的冷杉林往往呈混交状态袁冷杉红桦混交林为其中重要的类型遥 雪被对冷杉林型冬季土壤
氮转化影响的研究对揭示高山森林对气候变化的响应及其适应机制提供重要的理论支持遥
彩图及图说提供院 陈建伟教授摇 北京林业大学摇 耘鄄皂葬蚤造院 糟蚤贼藻泽援糟澡藻灶躁憎岳 员远猿援糟燥皂
第 34 卷第 8 期
2014年 4月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol.34,No.8
Apr.,2014
http: / / www.ecologica.cn
基金项目:国家自然科学青年基金项目(31100467);国家自然科学基金项目(31070548);福建省自然科学青年基金项目(2011J05105);福建师范
大学优秀青年骨干教师培养基金项目(fjsdky2012008)
收稿日期:2013鄄06鄄10; 摇 摇 修订日期:2013鄄11鄄04
*通讯作者 Corresponding author.E鄄mail: yt.si@ fjnu.edu.cn
DOI: 10.5846 / stxb201306101638
康根丽,杨玉盛,司友涛,尹云锋,刘翥,陈光水,杨智杰.米槠人促更新林与杉木人工林叶片及凋落物溶解性有机物的数量和光谱学特征.生态
学报,2014,34(8):1946鄄1955.
Kang G L, Yang Y S, Si Y T, Yin Y F, Liu Z, Chen G S, Yang Z J.Quantities and spectral characteristics of DOM released from leaf and litterfall in
Castanopsis carlesii forest and Cunninghamia lanceolata plantation.Acta Ecologica Sinica,2014,34(8):1946鄄1955.
米槠人促更新林与杉木人工林叶片及凋落物溶解性
有机物的数量和光谱学特征
康根丽1,2, 杨玉盛2,3, 司友涛2,3,*, 尹云锋2,3, 刘摇 翥1,2, 陈光水2,3, 杨智杰2,3
(1. 福建师范大学地理科学学院, 福州摇 350007; 2. 湿润亚热带山地生态国家重点实验室培育基地, 福州摇 350007;
3. 福建师范大学地理研究所, 福州摇 350007)
摘要:选取中亚热带米槠人促更新林(CCF)和杉木人工林(CLP)内的鲜叶、未分解层(L层)和半分解层(F层)凋落物为研究对
象进行室内淋溶,对其淋溶液中的溶解性有机碳(DOC)、溶解性有机氮(DON)和溶解性有机磷(DOP)含量,紫外吸收值
(SUVA),腐殖化指标(HIX)和红外光谱(FTIR)等进行了比较分析,以揭示其淋溶液中溶解性有机物(DOM)的数量和光谱学特
征。 结果表明:随着淋溶时间的增加,不同样品的 DOM含量呈现先上升后下降,或者有波动的上升的趋势,这是因为 DOM的释
放和反吸附共同控制着 DOM的含量。 两林分中,F层凋落物 DOM的 SUVA值显著高于鲜叶和 L层凋落物(P<0.05);从鲜叶到
L层到 F层凋落物,其 HIX逐渐变大并且三者荧光强度最大值对应的波长由短波向长波移动,这是腐殖化程度越来越高、电子
共轭体系逐渐增大的体现。 两个林分 6种样品的红外光谱显示了 5个相似的吸收谱带,但不同样品各吸收带的相对比例不同,
强度最大的吸收来自于 H键键合的—OH的伸缩振动;同一林分内 3种样品之间红外吸收的差异证明了鲜叶到 L 层再到 F 层
凋落物,其 DOM的芳香类物质含量逐渐升高,化学键力常数变小。 总体上,与杉木人工林相比,米槠人促更新林的 DOM养分含
量更高,结构更复杂,因而更有利于有机质的积累。
关键词:米槠;杉木;鲜叶;凋落物;溶解性有机物;光谱学特征
Quantities and spectral characteristics of DOM released from leaf and litterfall in
Castanopsis carlesii forest and Cunninghamia lanceolata plantation
KANG Genli1,2, YANG Yusheng2,3, SI Youtao2,3,*, YIN Yunfeng2,3, LIU Zhu1,2, CHEN Guangshui2,3,
YANG Zhijie2,3
1 School of Geographical Science, Fujian Normal University, Fuzhou 350007, China
2 State Key Laboratory of Humid Subtropical Mountain Ecology, Fuzhou 350007, China
3 Institute of Geography Sciences, Fujian Normal University, Fuzhou 350007, China
Abstract: DOM (Dissolved Organic Matter) is the most reactive pool of organic matter in ecosystems. Among others, it is
the energy source of most microbial metabolism. It also plays a key role in the biogeochemistry of C / N / P due to its high
mobility. In forest ecosystems, the amount of DOM that is respired, accumulated in soils or leached from the ecosystems are
highly dependent on its chemical nature, which may differ between types and species of litter. Castanopsis carlesii forest
(CCF) and Cunninghamia lanceolata plantation ( CLP ) are of dominant forest type and distributed widely in Fujian
province, mid鄄subtropical China. While previous work focused on the biomass and carbon storage of the two kinds of stands,
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information on DOM from fresh leaves and litterfall from the two kinds of stands is rare. In this study, laboratory leaching
experiments were carried out for leachates from fresh leaves and litterfall in L and F layers, which are from a 36鄄year鄄old
Castanopsis carlesii forest ( CCF ) by artificially promoted regeneration and a 37鄄year鄄old Cunninghamia lanceolata
plantation (CLP) in Sanming, Fujian province. We examined the quantities and spectral characteristics of DOM in terms of
Dissolved Organic Carbon (DOC), Dissolved Organic Nitrogen (DON) and Dissolvd Oganic Phosphorus (DOP) content,
Special Ultraviolet鄄Visible Absorption ( SUVA), Humi覱cation Index ( HIX) and Fourier Transform Infrared ( FTIR)
spectroscopy. The results showed that during leaching, the DOC, DON and DOP content in different samples either reached
their maximum first followed by a decreasement, or showed an increasing valley and peak cycle; this is because that the
release and desorption of DOM both controled the content of DOM. The amount of total DOC from CCF is comparable to that
from CLP, but the amounts of DON and DOP are much higher than those from CLF. In the two stands, SUVA value of the
DOM from F layer were significantly higher than those of fresh leaf and L layer (P<0.05), suggesting that F layer litter
contains more aromatic substances. In the order of fresh leaf, litter in L layer and F layer, the HIX increased gradually and
the maximum fluorescence intensity shifted from shorter to longer wavelengths, which can be explained by a higher
humification degree and the presence of larger conjugated systems; also, DOM from CCF has higher HIX than that from
CLP. Each of the six kinds of samples showed five IR absorption bands in common, i.e., 3758—3058 cm-1, 1630—1600
cm-1, 1420—1400 cm-1, 1080—1020 cm-1, 690—610 cm-1, whose relative intensities differed between samples, with the
strongest absorption in all cases arising from stretching vibration of H鄄bonding hydroxyl groups. DOM from CCF is more
carboxylic acid abundant than DOM from CLP. The infrared absorption differences between three kinds of samples in the
same stand supported that the aromatic substance content gradually increased and conjugated systems growed larger from the
fresh leaves to L layer litter to F layer litter. Overall, DOM from CCF is nutrient richer and bears more complex structures,
thus favoring organic matter accumulation, when compared with DOM from CLP.
Key Words: Castanopsis carlesii; Cunninghamia lanceolata; fresh leaf; litterfall; DOM; spectral characteristics
摇 摇 溶解性有机物(DOM)指可通过 0.45 滋m 滤膜,
能溶解于水、酸或碱溶液,具有不同结构及分子量大
小的有机物的混合体;主要包括溶解性有机碳
(DOC)、溶解性有机氮 ( DON) 和溶解性有机磷
(DOP)等[1鄄3]。 DOM是自然生态系统中最为活跃的
组分,对土壤中养分循环、污染物的迁移与转化和微
生物活性等都有重要影响[2, 4鄄5]。
植物叶片和凋落物是森林生态系统 DOM 的主
要来源之一[6]。 叶片是光合作用的同化器官,生理
活性强,营养元素含量高,通过降雨从其表面淋溶出
来的 DOM对森林养分循环具有重要的贡献[3];凋落
物层是由覆盖地表的未分解、半分解及已分解的有
机物组成的,是森林生态系统重要的碳库和养分库,
能为生态系统的循环提供物质和能量,对维持土壤
肥力和提高森林生产力具有重要的作用[7],而在凋
落物分解期间,有相当一部分质量损失是以 DOM淋
失的方式发生的[8]。 短时间内(1—2 h 内)降雨量
越大被淋溶的 DOM 总量就越多[9],但长时间内(连
续 24 h 内)降雨量和 DOM 淋失量的关系还不明
了[9];另一方面,植物新鲜叶片脱落变成凋落物后逐
步分解、腐殖化的过程中,其内部有机组分的变化会
使得其水溶性组分的数量和结构有差异。 因此通过
室内淋溶试验探讨鲜叶、凋落物在不同浸提时间下
释放 DOM 的基本规律,并比较鲜叶和凋落物的
DOM在数量和结构方面的差异就很有意义。
目前,对 DOM的研究集中于 DOM的数量,且往
往只注重单一组分比如 DOC的含量,综合考虑 DOM
组分中的 DOC、DON和 DOP 含量及其结构特征的报
道还较少[2]。 紫外可见光谱分析是对 DOM 进行半
定量的检测,其方法简单且对样品无消耗和破坏,在
DOM 的研究中得到比较广泛的应用[10];荧光光谱分
析在最近被引入到森林生态系统的 DOM 的结构表
征中来,它是一种高效且信息丰富的分析手段[4];红
外光谱法具有不破坏检材,操作简便快速,结果准确
可靠等特点,能够反映 DOM中含有的化合物的官能
团组成及其比例的信息[11];以上光谱手段和传统的
7491摇 8期 摇 摇 摇 康根丽摇 等:米槠人促更新林与杉木人工林叶片及凋落物溶解性有机物的数量和光谱学特征 摇
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分析手段结合,能得到更加全面的 DOM 的信息,并
对了解其在生态系统中的功能具有重要意义。
米槠林和杉木林是福建省分布较广、极具中亚
热带代表性的森林类型。 因此本研究以福建省三明
市陈大镇的米槠人促更新林(CCF)和杉木人工林
(CLP)为试验样地,这两片林地毗邻、本底条件(母
岩、土层厚度、土壤层次)相似,从而为检验淋溶时间
和林分差异对 DOM 的数量和结构性质的影响提供
良好的试验地条件。 前期工作对两林分的生物量和
凋落物碳储量研究较多[12鄄13],而关于不同降雨量下
阔叶林和针叶林 DOM 的淋失数量和光谱学特征还
不清楚。 针叶树鲜叶的比表面积较阔叶树大,但阔
叶树的凋落物分解过程中养分释放较快[14],由此假
设浸提初期针叶树会释放更多的 DOC,而阔叶树
DOM中养分含量会更多。 所以选取两林分内鲜叶
和不同分解层凋落物为对象,在室内进行不同浸提
时间的淋溶实验,利用包括紫外鄄可见光谱和荧光光
谱在内的多种分析手段研究其淋溶产生的 DOM 数
量和化学性质的变化,从而评价不同来源 DOM的相
对贡献,为深入揭示降雨淋溶对 DOM在亚热带森林
养分循环中的作用提供基础数据;也有助于揭示该
地林分的自肥机理,为林分经营管理提供重要依据。
1摇 试验地概况
研究地位于福建省三明市陈大镇森林经营科技
示范基地(26毅19忆N,117毅36忆E),东南面和西北面分
别与戴云山脉和武夷山脉相连;属中亚热带季风气
候,年均气温 19.1 益,年均降水量 1749 mm,年均蒸
发量 1585 mm,相对湿度 81%。 区域土壤为粗晶花
岗岩发育的红壤,厚度超过 1 m。
米槠(Castanopsis carlesii)人促更新林 形成时间
36 a,海拔 335 m,坡度 38毅,林分密度为 2158 株 /
hm2,平均胸径 16.8 cm,平均树高 13.7 m,细根生物
量 0.7 kg / m3;土壤表层(0—20 cm)的理化性质为:
有机碳储量 50.14 t / hm2,土壤容重 1.21 g / cm3,全氮
0.98 g / kg,全磷 0.34 g / kg,土壤 pH 值 4.3。 米槠天
然林经过强度择伐后天然更新,并在更新过程中人
为去除其它林分形成的米槠人促天然更新次生林。
主要林分有米槠、木荷( Schima superba)、东南野桐
(Malloyus lianus)、灰木 ( Symplocos paniculata) 等。
灌木层以鼠刺 ( Itea chinensis )、 毛叶冬青 ( Ilex
pubilimba)、石栎( Lithocarpus glabra)等为主。 草本
层不发达,有鳞子莎(Lepidosperma labill)、狗脊蕨、扇
叶铁线蕨等。
杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林 形成时
间 37 a,海拔 301 m,坡度 30毅,林分密度为 2858 株 /
hm2,平均胸径 15.6 cm,平均树高 18.2 m,细根生物
量 0.77 kg / m3;林分内土壤表层(0—20 cm)理化性
质为:土壤有机碳储量 51.76 t / hm2,土壤容重 1.41
g / cm3,全氮 0. 6 g / kg,全磷 0. 52 g / kg,土壤 pH 值
4郾 75。 杉木人工林为 1976 年人促林皆伐后,营造人
工纯林形成。 杉木人工林为西北坡向,林冠单层,林
下植被主要以狗骨柴(Tricalysia dubia)、毛冬青( Ilex
pubescens)、芒萁(Dicranopteris dichotoma)为主。
2摇 研究方法
2.1摇 样品采集
于 2012年 11 月进行取样,此时为秋季,凋落量
大,枯枝落叶层丰富[15];且该月份降雨量为 281 mm,
达该年降雨量第 2高(6月份最高,为 292 mm),此时
温度也适中,更有利于探讨降雨淋溶对鲜叶和凋落
物不同组分之间的差异。 在米槠人促更新林和杉木
人工林实验样地内,在上、中、下坡设 3 条平行于等
高线的样线,每条样线上随机设 10 个 25 cm伊25 cm
小样方,在凋落物层(0—5 cm)按未分解层(L层)和
半分解层(F层)采集凋落物样品(L 层和 F 层混合,
没有明显界限);同时用高枝剪从东、西、南、北 4 个
方向采摘与收集样方临近的米槠和杉木树冠中上部
的鲜叶,带回室内。 将每个林分的 30 个小样方的各
分解层凋落物样品和鲜叶分别混匀,风干,去除矿质
土。 各样品分别取小样测定含水量,其余样品用于
淋溶实验。
2.2摇 DOM的提取
样品 DOM的提取采用水浸提法[11, 16]。 分别准
确称取 15 g干重样品,置于 8 个 250 mL 烧杯中,植
物水比为 1颐10,即加入 150 mL 超纯水混合。 为了了
解不同淋溶时间的差异性,8个烧杯内样品的浸提时
间分别为 3,6,9 h,…,24 h。 烧杯内的上清液过 0.45
滋m滤膜(压力为-0.09 MPa),滤液中的有机物即为
DOM。 将待测滤液置于生化培养箱中保存(4 益,且
保存时间不超过 1 d)用以分析。 每种样品 3 次
重复。
8491 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 34卷摇
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2.3摇 DOC,DON和 DOP 含量的测定
采用岛津 TOC鄄VcPh 有机碳分析仪测定样品
DOC含量;采用连续流动分析仪(Skalar San++)测定
DON和 DOP 含量,DON 是溶解性总氮和总无机氮
的差减法,DOP 是溶解性总磷和磷酸盐的差减法求
得[17鄄18];由于采用连续流动分析仪在测定过程中有
消解功能,所以样品测定前无需做消解等其他处理。
2.4摇 光谱分析
紫外可见吸光值用 UV鄄2450(岛津)紫外可见光
谱仪测定,通过检验待测液 254 nm 处吸收值
(Special Ultraviolet鄄Visible Absorption,SUVA)来分析
其芳香化程度[19]。 SUVA也叫芳香性指标(Aromaticity
Index, AI ) [20], 计 算 方 法 为: ( UV254 / DOC )
·100[21鄄22]。
荧光光谱用日立 F4600 仪器测定(激发和发射
光栅的狭缝宽度都为 10 nm,扫描速度为 1200 nm /
min,激发波长 254 nm,发射波长范围为 300—480
nm),主要确定腐殖化指标(HIX)、相对荧光强度
(RFI)、荧光强度最大值(Fmax)等。 荧光发射光谱中
(移435—480 nm)区域与(移300—345 nm)区域的峰
面积比值认为是腐殖化指标[1, 4];用 DOC 含量将其
荧光强度标准化后得到相对荧光强度值[4, 23]。 为了
提高灵敏度,去除碳酸盐,荧光光谱测定前所有待测
溶液的 pH值用 2 mol / L盐酸调成 2[20];由于荧光物
质在高浓度时会发生荧光猝灭,高浓度样品的荧光
图谱荧光峰数量少而且荧光强度低,所以在光谱分
析前,样品 DOC浓度应调为 10 mg / L[24]。
用 FTIR 光谱仪(Nicolet Magna FTIR 550)分析
红外光谱,将 1 mg冷冻干燥的样品与 400 mg干燥的
KBr (光谱纯)磨细混匀,在 10 t / cm2压强下压成薄
片并维持 1 min,测定并记录其光谱;波谱扫描范围
为 4000—400 cm-1。
2.5摇 数据处理与分析
利用 SPSS 17.0进行数据分析:采用方差分析和
LSD比较不同林分,不同组分或不同淋溶时间间
DOM数量和性质的差异性(P<0.05)。 相关图表制
作在 Excel中完成。
3摇 结果与分析
3.1摇 不同淋溶时间后 DOM的含量变化
如图 1 所示,米槠人促更新林的 L 层凋落物释
放的 DOC含量在 24 h 内表现出先上升后下降的趋
势,而米槠人促更新林鲜叶和 F 层凋落物均表现出
不断(波动式)上升的趋势;不同淋溶时间之间的平
均 DOC 含量为 L 层(1539.2 mg / kg) >F 层(1508.9
mg / kg)>鲜叶(1343.4 mg / kg)。 杉木人工林的鲜叶、
L层和 F层凋落物的 DOC含量则是先上升后明显下
降最后又轻微上升,它们的平均值为:鲜叶(2060.3
mg / kg)>L层(1682.4 mg / kg)>F层(1260.9 mg / kg)。
在米槠人促更新林中,L 层凋落物的反吸附现象最
明显;而杉木人工林中,鲜叶的反吸附最明显,但反
吸附之后又跟随着 DOC 的释放。 24 h 后米槠人促
更新林 3种样品淋溶出的总的 DOC 量(6414.7 mg /
kg)略高于杉木人工林(6219.5 mg / kg)。
两林分中,鲜叶淋溶的 DON 含量明显低于凋落
物层,表明 N元素在鲜叶中不易被释放(图 1)。 米
槠人促更新林凋落物的平均 DON 含量为 L 层>F
层,但到 24 h 后,L 层的含量却低于 F 层凋落物,这
主要是 F层的反吸附造成的。 杉木人工林凋落物的
平均 DON含量为 L层样品的 DOP 含量明显低于 DOC 和 DON,米槠
人促更新林和杉木人工林分别在 0.2—10.5 mg / kg
和 0.1—1.1 mg / kg间变动(图 1)。 两林分中都是 L
层凋落物淋溶出的 DOP 的量最多。 米槠人促更新
林鲜叶的 DOP 的淋溶量最小,而在杉木人工林 F 层
凋落物最小。
3.2摇 淋溶 DOM的 SUVA值
两林分 SUVA 值均表现为:F 层>L 层>鲜叶,两
林分内的鲜叶和 L 层凋落物的 SUVA 较接近 (图
2),表明 F层的芳香性化合物含量显著高于 L 层和
鲜叶。 米槠人促更新林 F 层和 L 层凋落物的 SUVA
在淋溶 21 h后达到最大值,随后下降;米槠人促更新
林鲜叶和杉木人工林 F层凋落物随着淋溶时间增加
有轻微的上升;杉木人工林鲜叶和 L 层凋落物在淋
溶过程中亦呈现先上升后下降的趋势(图 2)。 同一
种样品不同淋溶时间之间差异性不显著(P>0.05)。
3.3摇 淋溶 DOM的荧光光谱分析
源于荧光发射光谱的腐殖化指标(HIX)用于确
定 DOM的腐殖化程度,它不仅能描述芳香化合物的
含量,还可以反应 DOM 的分子结构,如 仔鄄仔 共轭体
系的大小[1, 23]。 同一林分内 DOM 的 HIX 大小表现
为:F层>L层>鲜叶(图3) ,说明由鲜叶到L层再到
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图 1摇 淋溶过程中 DOC,DON和 DOP含量的变化
Fig.1摇 The DOC, DON and DOP cotent of DOM during leaching
图 2摇 淋溶过程中溶解性有机物的紫外吸收值
Fig.2摇 SUVA of DOM during leaching
F层凋落物,其腐殖化程度不断升高。 随着淋溶时
间增加,F层凋落物的 HIX呈现轻微的波动上升,鲜
叶和 L 层变化不大。 米槠人促更新林各分解层的
HIX高于杉木人工林,表明其 DOM内含有较多腐殖
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化物质。
图 3摇 淋溶过程中溶解性有机物腐殖化指标
Fig.3摇 HIX of DOM during leaching
摇 摇 同一种样品不同淋溶时间得到的 DOM 呈现一
个相似的峰形,图 4 为淋溶 24 h 后的相对荧光光谱
图,两林分的 RFI均表现为 F层大于鲜叶和 L层,米
槠人促更新林 F 层凋落物的 RFI 大于杉木,但鲜叶
和 L层凋落物略小于杉木人工林。 同一种样品不同
淋溶时间的 DOM荧光强度最大值(Fmax)变化不大;
但同一林分内按照鲜叶到 L 层到 F 层凋落物的顺
序,其荧光强度最大值对应的波长由短波向长波移
动(图 4);表明由鲜叶到 L层到 F层凋落物,其电子
共轭体系的增大,亦即含有更多的高分子量化合物
和更复杂的结构[23]。
图 4摇 淋溶 24 h后溶解性有机物的荧光发射光谱图
Fig.4摇 Fluorescence emission spectra of DOM after leaching for 24 h
3.4摇 淋溶 DOM的傅里叶变换红外光谱分析
红外光谱分析应用于 DOM 的结构和官能团检
测,可以提供大量准确信息。 除米槠鲜叶的前 2 次
淋溶液的红外吸收和后 6次淋溶液的红外吸收有明
显差异外,其余样品不同淋溶时间得到的 DOM的红
外吸收都较相似,为了简洁和便于比较,图 5 仅画出
了两林分 6种样品淋溶 24 h后的红外光谱图。 所有
的谱图都在 3758—3058 cm-1有一个强而宽的吸收
峰,这是 H键键合的—OH的伸缩振动的特征吸收,
这个宽峰同时也掩盖了芳香环上 C—H 的伸缩振
动;1630—1600 cm-1(苯环的 C=C 的振动)和 690—
600 cm-1(苯环面外弯曲振动)可以证明芳香类物质
的存在;1420—1400 cm-1归属于羧酸 O—H 弯曲振
动;1080—1020 cm-1是 C—O不对称伸缩振动,表明
烷氧类物质或者羧酸的存在[11, 16, 23, 25]。
对于米槠人促更新林,由鲜叶到 L 层再到 F 层
凋落物,其在 690—600 cm-1的吸收的相对比例逐渐
增大,说明苯环类物质含量增加且结构也越来越复
杂;另外,在 3758—3058 cm-1强吸收峰上伴有一个
弱吸收(2923 cm-1附近),这是饱和脂肪族 C—H 键
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的伸缩振动。 杉木人工林 F 层的 1080—1020 cm-1
和 690—600 cm-1两个吸收带比 L 层凋落物略向低
频方向移动,这是共轭体系增大的表现; F 层的
1630—1600 cm-1和 1420—1400 cm-1两个吸收带所
占的比例比 L层凋落物高,表明芳香类、羧酸类物质
的增加。 总体上,杉木人工林 DOM 在 1420—1400
cm-1的吸收比例小于米槠人促更新林的 DOM,即羧
酸类物质更少。
图 5摇 淋溶 24 h后 DOM的红外光谱图
Fig.5摇 FTIR spectra of DOM after leaching for 24 h
4摇 讨论
4.1摇 淋溶过程中 DOM含量的变化和比较
米槠鲜叶和 L 层凋落物的 DOC 含量分别低于
杉木鲜叶和 L层凋落物,但 F层凋落物的 DOC 含量
为米槠人促更新林较高;米槠人促更新林中的样品
的 DON和 DOP 含量都大于杉木人工林的同种样
品。 这与两树种的叶片质量及结构差异有关;说明
米槠人促更新林样品释放的 DOM的 C / N,C / P 比例
更低,更有利于养分的积累。 样品在不同淋溶时间
下得到的 DOM 含量的平均值可以大致反映这种样
品释放 DOM 的能力;除杉木人工林 L 层 DON 含量
略低于 F层外,两林分的 DOC,DON 和 DOP 平均含
量总体表现为 L层>F层(图 1),这和杨玉盛等[7]对
格氏栲和杉木两林分不同分解层凋落物进行研究的
结论相似;郭剑芬等[15]对木荷与杉木人工林枯枝落
叶层有机碳含量的研究也指出:两种林分不同分解
层次 DOC 含量顺序皆为:未分解层大于半分解层。
在温带地区的研究结果也呈现相同的规律,例如
Kiikkil覿等[26]对德国白桦和云杉林分不同分解层研
究发现,两林分 DOC 含量均为 L 层>F 层。 这是由
于 L层凋落物还未被分解养分较富集,而 F 层凋落
物随着分解程度的增加养分被分解而本身被淋溶出
来的量下降。 鲜叶和凋落物层的 DOM含量相比较,
除杉木人工林 DOC和 DOP 含量表现为鲜叶较大外,
其余情况均表现为 L 层和 F 层凋落物大于鲜叶(图
1),Kiikkil覿等[27]研究也显示腐殖质层凋落物 DON
含量大于植物鲜叶;所以鲜叶虽然含有的养分较多,
但是能淋溶出来的较少。 同时,本文研究的杉木人
工林鲜叶 DOM 含量和德国云杉林较相近[27],其余
则略有差别,表明亚热带地区和温带地区由于林分
本身特性、气候和立地条件等综合因素使得阔叶树
和针叶树的不同分解层 DOM含量各异。
从不同淋溶时间上看,不同样品的 DOM含量随
着淋溶时间的增加,呈现先上升后下降,或者有波动
的上升趋势。 这与李忠佩等[28]对土壤不同浸提时
间的研究结果相似。 DOM 含量不升反降,说明淋溶
过程中溶解性组分一定被反吸附了;因为在本文的
研究时间(24 h)内,DOM 的矿化或挥发可忽略不
计。 因此,DOM的释放、反吸附共同控制着 DOM 的
含量。
L层和 F 层凋落物在不同淋溶时间后 DOM 含
量呈显著差异性(P<0.05);两林分的鲜叶除 DOC 含
量在不同淋溶时间后差异性极显著外(P< 0. 01),
DON和 DOP 含量差异性不明显(P>0.05)。 说明延
长淋溶时间对不同样品的不同溶解性组分的影响程
度不同。
4.2摇 淋溶 DOM的光谱学特征
紫外可见光谱数据(图 2)显示,两林分中均是 F
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层凋落物的 SUVA 最高,表明其含有的芳香类物质
最多。 米槠人促更新林 L和 F层凋落物在淋溶 21 h
后达到最大值随后下降,杉木人工林的鲜叶和 L 层
凋落物在 15 h后达到最大值随后下降,表明在这两
个临界点之后芳香类物质的相对比例下降了。 然而
SUVA 最大值和 DOC 含量最大值并不一定同时出
现,比如米槠人促更新林 F 层凋落物在 21 h 后的
DOC含量仍继续升高,但是此时的 SUVA 已开始下
降;芳香类物质相对更加容易被反吸附,以及非芳香
类物质的继续释放是出现这一现象的最主要的原
因[10],在土壤中芳香类物质更容易被吸附。
HIX 既能反应芳香类物质的含量,又和分子内
部的荧光跃迁的难易相关。 比较图 2 和图 3 可知,
在表征样品的分解程度方面,HIX 比 SUVA 更加灵
敏,区分度更高。 米槠人促更新林的各样品的 HIX
值均大于杉木人工林的同类样品(图 3),说明阔叶
树较针叶树含更多的高分子量化合物。 芳香类物质
增多只是植物分解的一个体现,此过程中还伴随着
分子内部结构的变化。 通过淋溶 DOM 的荧光光谱
特征(图 4)发现,两林分的 Fmax值由鲜叶到 L层到 F
层凋落物逐渐增大,对应的波长由短波向长波转移,
表明随着分解程度的增加,DOM 中共轭体系逐渐增
大,亦即荧光能级之间的跃迁更加容易[23]。
米槠鲜叶的前 2次淋溶液的红外吸收仅有两个
弱吸收带,和后面的 6 次淋溶液的红外吸收有明显
差异,这说明较短的淋溶时间内米槠鲜叶中的养分
不易被淋溶出来,这和上述 DON、DOP 的含量的结
论一致。 两林分 6种样品的红外光谱显示了 5 个相
似的吸收谱带,这一方面是由于分子内部只有产生
偶极矩变化的振动或转动才有红外吸收,另一方面
也显示了样品之间 DOM 结构的相似性[23]。 周江敏
等[16]发现土壤 DOM 红外强吸收峰出现在:3500—
3300 cm-1和 1080—1020 cm-1处,弱吸收峰在 2950—
2900 cm-1和 1630—1600 cm-1处;表明土壤 DOM 和
地上凋落物的 DOM结构差异还是较大,地上部分的
DOM输入到土壤中后其结构会发生一系列变化。
同一林分内 3种样品之间的红外吸收的差异亦证明
了鲜叶到 L层凋落物再到 F 层凋落物,其芳香类物
质含量逐渐升高,共轭体系变大,这和 SUVA、HIX的
规律吻合。 最强的红外吸收来自于 H 键键合的
—OH的伸缩振动的特征吸收,表明酚类、醇类或者
羧酸类物质的比例相对较高,这类物质恰恰最容易
在矿质土壤表面发生吸附,也容易聚合成为超分子
化合物。
5摇 小结
浸提初期针叶树会释放更多的 DOC,但 24 h 之
后却是阔叶树释放的 DOC 略多。 整个淋溶过程中
阔叶树 DOM 的养分含量更多,结构更复杂;这一方
面为微生物提供了更多的养分,另一方面又增加了
底物分解的难度。 由于叶片和凋落物淋溶后的
DOM大部分会进入土壤,本文的结论可为今后研究
不同来源的 DOM 在土壤中的吸附、解吸附提供参
考;同时,这些 DOM 在土壤中的物理化学过程直接
影响着土壤呼吸速率和微生物活性,因此采取合适
的分析手段分析 DOM在土壤中的迁移、转化应是未
来研究的课题之一。
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孕陨晕郧 悦澡怎葬灶袁 宰粤晕郧 悦澡怎葬灶噪怎葬灶袁 藻贼 葬造 渊员怨远缘冤
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杂燥蚤造 憎葬贼藻则 蚤灶 凿藻藻责 造葬赠藻则泽 怎灶凿藻则 凿蚤枣枣藻则藻灶贼 造葬灶凿 怎泽藻 责葬贼贼藻则灶泽 燥灶 贼澡藻 蕴燥藻泽泽 栽葬遭造藻造葬灶凿 悦匀耘晕郧 蕴蚤责蚤灶早袁 蕴陨哉 宰藻灶扎澡葬燥袁 蕴陨 在澡蚤 渊员怨苑缘冤噎
宰葬贼藻则 责葬则葬皂藻贼藻则泽 燥枣 贼澡藻 遭则葬灶糟澡 燥枣 蕴葬则则藻葬 贼则蚤凿藻灶贼葬贼葬 怎灶凿藻则 凿蚤枣枣藻则藻灶贼 泽燥蚤造 凿则燥怎早澡贼 泽贼则藻泽泽
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耘枣枣藻糟贼泽 燥枣 泽澡葬凿蚤灶早 贼则藻葬贼皂藻灶贼泽 燥灶 责澡燥贼燥泽赠灶贼澡藻贼蚤糟 糟澡葬则葬糟贼藻则蚤泽贼蚤糟泽 燥枣 允怎灶蚤责藻则怎泽 泽葬遭蚤灶葬 粤灶贼援 泽藻藻凿造蚤灶早泽
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酝蚤早则葬贼蚤燥灶 燥枣 贼澡藻 苑贼澡 早藻灶藻则葬贼蚤燥灶 燥枣 遭则燥憎灶 责造葬灶贼澡燥责责藻则 蚤灶 灶燥则贼澡藻葬泽贼藻则灶 郧怎葬灶早曾蚤 在澡怎葬灶早 粤怎贼燥灶燥皂燥怎泽 砸藻早蚤燥灶袁 葬灶凿 葬灶葬造赠泽蚤泽 燥枣 泽燥怎则糟藻
葬则藻葬泽 匝陨 匀怎蚤澡怎蚤袁 在匀粤晕郧 再怎灶澡怎蚤袁 允陨粤晕郧 悦澡怎灶曾蚤葬灶袁 藻贼 葬造 渊圆园猿怨冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
孕燥责怎造葬贼蚤燥灶袁 悦燥皂皂怎灶蚤贼赠 葬灶凿 耘糟燥泽赠泽贼藻皂
栽澡藻 凿赠灶葬皂蚤糟泽 葬灶凿 凿藻贼藻则皂蚤灶葬灶贼泽 燥枣 责燥责怎造葬贼蚤燥灶 泽蚤扎藻 葬灶凿 泽责葬贼蚤葬造 凿蚤泽贼则蚤遭怎贼蚤燥灶 燥枣 悦燥皂皂燥灶 悦则葬灶藻泽 憎蚤灶贼藻则蚤灶早 蚤灶 孕燥赠葬灶早 蕴葬噪藻
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圆苑员圆 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 猿源卷摇
叶生态学报曳圆园员源年征订启事
叶生态学报曳是由中国科学技术协会主管袁中国生态学学会尧中国科学院生态环境研究中心主办的生态学
高级专业学术期刊袁创刊于 员怨愿员年袁报道生态学领域前沿理论和原始创新性研究成果遥 坚持野百花齐放袁百家
争鸣冶的方针袁依靠和团结广大生态学科研工作者袁探索生态学奥秘袁为生态学基础理论研究搭建交流平台袁
促进生态学研究深入发展袁为我国培养和造就生态学科研人才和知识创新服务尧为国民经济建设和发展服务遥
叶生态学报曳主要报道生态学及各分支学科的重要基础理论和应用研究的原始创新性科研成果遥 特别欢
迎能反映现代生态学发展方向的优秀综述性文章曰研究简报曰生态学新理论尧新方法尧新技术介绍曰新书评价和
学术尧科研动态及开放实验室介绍等遥
叶生态学报曳为半月刊袁大 员远开本袁圆愿园页袁国内定价 怨园元 辕册袁全年定价 圆员远园元遥
国内邮发代号院愿圆鄄苑袁国外邮发代号院酝远苑园
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全国各地邮局均可订阅袁也可直接与编辑部联系购买遥 欢迎广大科技工作者尧科研单位尧高等院校尧图书
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通讯地址院 员园园园愿缘 北京海淀区双清路 员愿号摇 电摇 摇 话院 渊园员园冤远圆怨源员园怨怨曰 远圆愿源猿猿远圆
耘鄄皂葬蚤造院 泽澡藻灶早贼葬蚤曾怎藻遭葬燥岳 则糟藻藻泽援葬糟援糟灶摇 网摇 摇 址院 憎憎憎援藻糟燥造燥早蚤糟葬援糟灶
本期责任副主编摇 杨永兴摇 摇 摇 编辑部主任摇 孔红梅摇 摇 摇 执行编辑摇 刘天星摇 段摇 靖
生摇 态摇 学摇 报渊杂匀耘晕郧栽粤陨摇 载哉耘月粤韵冤渊半月刊摇 员怨愿员年 猿月创刊冤
第 猿源卷摇 第 愿期摇 渊圆园员源年 源月冤
粤悦栽粤 耘悦韵蕴韵郧陨悦粤 杂陨晕陨悦粤摇渊杂藻皂蚤皂燥灶贼澡造赠袁杂贼葬则贼藻凿 蚤灶 员怨愿员冤摇灾燥造郾 猿源摇 晕燥郾 愿 渊粤责则蚤造袁 圆园员源冤
编摇 摇 辑摇 叶生态学报曳编辑部
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主摇 摇 编摇 王如松
主摇 摇 管摇 中国科学技术协会
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