全 文 ：收稿日期： 2013–09–24　　　　接受日期： 2014–01–20
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)资助
作者简介： 康根丽(1989~ )，女，硕士研究生，从事森林生态学研究。E-mail: kangrol@163.com
* 通讯作者 Corresponding author. E-mail: yt.si@fjnu.edu.cn
热带亚热带植物学报　2014， 22(4)： 357 ~ 366
Journal of Tropical and Subtropical Botany
马尾松与芒萁鲜叶及凋落物水溶性有机物的溶解
特征和光谱学特征
康根丽1a,2, 杨玉盛1b,2, 司友涛1b,2*, 刘翥1a,2, 杨智杰1b,2
(1. 福建师范大学，a. 地理科学学院； b. 地理研究所，福州 350007； 2. 湿润亚热带山地生态国家重点实验室培育基地， 福州 350007)

摘要： 为 探 讨 福 建 省 三 明 市 马 尾 松 人 工 林 淋 溶 液 中 水 溶 性 有 机 物(DOM)的 溶 解 特 征 和 光 谱 学 特 征，以 马 尾 松(Pinus
massoniana)和芒萁(Dicranopteris dichotoma)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，对淋溶
液中的水溶性有机碳(DOC)、水溶性有机氮(DON)与水溶性有机磷(DOP)含量和紫外光谱(SUVA)、荧光光谱指标和红外光谱
(FTIR)等特征进行研究。结果表明，在 24 h 内，随着淋溶时间的延长，DOM 含量呈现有波动的上升趋势；芒萁除鲜叶的 DOC
含量显著高于马尾松外(P<0.01)，其余 DOM 含量均小于马尾松。两植物 F 层 DOM 的 SUVA 值和腐殖化指标(HIX)都显著高
于鲜叶和 L 层(P<0.05)，表明 F 层的芳香性化合物含量和腐殖化程度越来越高。DOM 的同步荧光峰值显示淋溶液中含有类蛋
白和类富里酸荧光团。两植物的红外光谱显示有 5 个相似的吸收谱带，强度最大的吸收来自于 H 键键合的 -OH 的伸缩振动，
同一植物 3 种样品之间红外吸收的差异证明从鲜叶-L 层-F 层凋落物的共轭体系逐渐增大，结构更复杂。因此，随分解进程两
植被 DOM 的化学结构越来越复杂；马尾松较芒萁含有更多的 DON 和 DOP，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。
关键词： 马尾松； 芒萁； 叶片； 凋落物； 水溶性有机物； 光谱学特征
doi: 10.3969/j.issn.1005–3395.2014.04.006
Soluble and Spectral Characteristics of DOM in Leaching Solution from
Leaves and Litter-fall of Pinus massoniana and Dicranopteris dichotoma
KANG Gen-li1a,2, YANG Yu-sheng1b,2, SI You-tao1b,2*, LIU Zhu1a,2, YANG Zhi-jie1b,2
(1a. School of Geographical Science; 1b. Institute of Geography Sciences, Fujian Normal University, Fuzhou 350007, China; 2. State Key Laboratory
of Humid Subtropical Mountain Ecology, Fuzhou 350007, China)
Abstract: In order to understand the soluble and spectral characteristics of dissolved organic matter (DOM) in
leaching solution of 37-year-old Pinus massoniana plantation in Sanming, Fujian Province, subtropical China,
the soluble and special characteristics of DOM from fresh leaves and litter-fall in L and F layers from Pinus
massoniana (PIM) and Dicranopteris dichotoma (DID) were studied. The results showed that the DOM content,
including dissolved organic carbon (DOC), dissolved organic nitrogen (DON) and dissolved organic phosphorus
(DOP), increased with fluctuation along leaching time from 3 to 24 hours. DOC content of fresh leaves of DID
was significantly higher than that in PIM (P<0.01), while DON and DOP are lower. The special ultraviolet-visible
absorption (SUVA) and humification index (HIX) of DOM in F layer litter of both species was significantly higher
than that in fresh leaves and L layer litter, it indicated that F layer litter contained more aromatic substances and
358 第22卷热带亚热带植物学报
水溶性有机物(Dissolved organic matter, DOM)
是指可通过 0.45 µm 滤膜，能溶解于水、酸或碱溶
液中的不同结构和大小的有机分子混合体；主要包
括水溶性有机碳(Dissolved organic carbon, DOC)、
水溶性有机氮(Dissolved organic nitrogen, DON) 和
水溶性有机磷(Dissolved organic phosphorus, DOP)
等[1–3]。DOM 在全球陆地生态系统的 C、N、P 循
环和收支平衡中具有重要作用[3–5]。
DOM 主要来源于植物鲜叶和凋落物等[6]；鲜
叶和凋落物是森林生态系统重要的碳库和养分
库[7]，在分解期间，DOM 淋溶是其质量损失的主
要方式之一[8]。短时间(1~2 h)内降雨量越大被淋溶
的 DOM 总量就越多[9]，且研究指出亚热带地区的
树叶凋落物在静水环境和流水环境中的淋溶阶段
均主要出现在第 1 天[10]，但 24 h 内不同淋溶时间下
的 DOM 淋溶规律报道较少。另一方面，植物鲜叶
脱落逐步分解变成不同分解层凋落物的过程中，其
内部 DOM 的数量和结构会有差异。因此通过室
内淋溶实验探讨鲜叶、凋落物在不同淋溶时间下释
放 DOM 的基本规律，并比较不同淋溶时间下的鲜
叶和凋落物的 DOM 在数量和结构方面的差异有
重要意义[11]。
目 前，对 DOM 的 研 究 主 要 集 中 于 DOM 的
数量，且只注重单一组分，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[3]。光谱分析能够提供有
关 DOM 分子结构和化学官能团性质的信息，在分
析样品结构中得到广泛的应用。目前，紫外-可见
光光谱、荧光光谱和傅里叶转换红外光谱等方法在
对 DOM 定量和定性分析中已很普遍使用[12]。以
上光谱手段相结合，能得到更加全面的 DOM 的结
构信息，并对了解其在生态系统中的功能具有重要
意义。目前，对马尾松林分的研究主要集中在乔木
层马尾松 DOM 含量方面，而忽略了林下植被[13–14]。
只有较全面了解森林生态系统内乔木树种和林下
植被的叶片淋溶 DOM 特征，才能深入认识降雨淋
溶的 DOM 在森林生态系统循环中的作用。
马尾松(Pinus massoniana)是我国东部湿润亚
热带地区分布最广、数量最多的针叶树种之一，也
是福建等省区造林面积最大的乡土树种之一；且芒
萁(Dicranopteris dichotoma)是亚热带常见且广布的
林下植被类型。本研究选取福建省三明市陈大镇
的马尾松人工林内的马尾松和林下植被芒萁为研
究对象，检验淋溶时间和植被类型对 DOM 数量和
性质的影响。前期工作对该林分的生物量和凋落
物碳储量的研究较多[15–16]，而对此林分针叶树种和
林下植被的 DOM 的淋失数量和结构特征还不清
楚；乔木树鲜叶的比表面积较林下植被大，但林下
植被的凋落物在分解过程中养分释放较快，由此我
们假设淋溶后林下植被鲜叶会释放更多的 DOC，
而乔木树 DOM 中养分含量会更多；且两种植物随
着分解程度的增加，DOM 的数量逐渐降低，但结
构更复杂。所以我们以该林内马尾松和芒萁鲜叶
及不同分解层凋落物为对象，在室内进行 24 h 内的
淋溶实验，利用紫外-可见光谱和荧光光谱等分析
手段研究淋溶产生的 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 在马尾松林生态系统物质
循环中的机制，对指导林业生产、调节和改善林木
生长环境、提高系统的生产力都具有重要意义。
1 试验地概况
实验样地马尾松人工林位于福建省三明市陈大
镇森林经营科技示范基地(26°19′ N，117°36′ E)，东南
面和西北面分别与戴云山脉和武夷山脉相连。样地
平均海拔 313 m，坡度 38°，林分密度为 1500 ind. hm–2，
平均胸径为 27.5 cm，平均树高为 18.3 m。样地属
high humification degree. Synchronous fluorescence peak showed DOM contained protein-like and fulvic acid-like
fluorophore. The six kinds of samples showed five IR absorption bands in common, with the strongest absorption
in all cases arising from stretching vibration of H-bonding hydroxyl groups. The infrared absorption differences
between three kinds of samples in the same stand supported that the conjugated systems grown larger from the
fresh leaves to L layer litter to F layer litter. Overall, the chemical structures of DOM are more complex in more
decomposed samples, and the PIM contains more DON and DOP than DID. On the one hand, it provide more
nutrients for microorganisms, on the other hand, it increase the difficulty of the decomposition of the substrate.
Key words: Pinus massoniana; Dicranopteris dichotoma; Leaf; Litter-fall; DOM; Spectral characteristics
第4期 359
中亚热带海洋性季风气候，年均气温为 18.1℃，年
均降水量为 1776.5 mm，年均蒸发量达 1585 mm，
相对湿度 81%。马尾松人工林为 1976 年次生林
皆伐后营造人工纯林形成，林下植被覆盖度约为
90%，灌木较少，草本层植物丰富，分布连续，其中
芒萁占绝对优势。样地中马尾松和芒萁鲜叶和不
同分解层的基本性状见表 1。
2 方法
2.1 样品采集
于 2012 年 11 月进行取样，此时为秋季，凋落
量大，凋落物层丰富[17]，该月份降雨量为 281 mm，
达该年次高(为 281 mm)，避免了取样时干沉降的影
响。在马尾松人工林实验样地内，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 × 25 cm 小样方，按未分解层(L 层)和半分解
层(F 层)采集马尾松和芒萁凋落物样品；同时用高
枝剪从东、西、南、北 4 个方向采摘与收集样方临近
的马尾松树冠中上部的鲜叶和采集芒萁鲜叶，带回
室内。将各林分每个坡位收集的各分解层凋落物
样品和鲜叶分别混匀，风干，去除附带物质和矿质
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 DOM的提取
样品 DOM 的提取采用水浸提法[18–19]。分别准
确称取 15 g 未粉碎的干重样品，置于 8 个 250 mL
烧杯中，加入 150 mL 常温(20℃)超纯水混合。样品
的浸提时间分别为 3 h、6 h、9 h、12 h、15 h、18 h、
21 h、24 h。烧杯内的上清液过 0.45 µm 滤膜(压力
为 –0.09 MPa)，滤液中的有机物即为 DOM。每种
样品均 3 次(上、中、下坡)重复，待测滤液置于 –4℃
生化培养箱中保存备用。
2.3 样品含量的测定
采用岛津 TOC-VcPh 有机碳分析仪测定样品
中水溶性有机碳(DOC)含量；采用连续流动分析仪
(Skalar San++)测定DON和DOP含量，按公式计算：
DON = TN(总氮) – TIN(总无机氮)，DOP = TP(总磷) –
PO4
3– (磷酸盐)[20–21]。
2.4 光谱分析
紫外可见吸光值用 UV-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
(SUVA)来分析其芳香化程度[22]。SUVA 也叫“芳香
性指标(AI)”[23]，计算方法[24–25]为： AI = (UV254/DOC) ×
100。
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–1，
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(Humification index, HIX)、相
对 荧 光 强 度(Relative fluorescence intensity, RFI)、
荧光强度最大值(Fmax)等。荧光发射光谱中(∑435~
480 nm)区域与(∑300~345 nm)区域的峰面积比值
被认为是腐殖化指标[1,4]。同步荧光扫描通常所指
为恒波长扫描，即在扫描过程中固定激发光与发射
光的波长差 Δλ (Δλ = λem – λex) = 18 nm，激发波长
250~500 nm，激发狭缝 5 nm，发射狭缝 10 nm，扫描
速度 1200 nm min–1，间隔 0.5 nm。每个样品平行测
量 3 次。用 DOC 含量将其荧光强度标准化后得到
相对荧光强度值[4,26]。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–1
盐酸调至 2[23]；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 的浓度
表 1 马尾松和芒萁鲜叶及凋落物的基本理化性质
Table 1 Physiochemical properties of fresh leaves and litter-fall of Pinus massoniana and Dicranopteris dichotoma
植物 Species TC (g kg–1) TN (g kg–1) TP (g kg–1)
马尾松 Pinus massoniana 鲜叶 Fresh leaf 491.05 25.15 1.05
L 层凋落物 Litter in L layer 515.20 8.46 0.16
F 层凋落物 Litter in F layer 492.08 15.14 0.54
芒萁 Dicranopteris dichotoma 鲜叶 Fresh leaf 485.49 14.58 0.51
L 层凋落物 Litter in L layer 482.48 15.21 0.50
F 层凋落物 Litter in F layer 472.80 15.64 0.49
康根丽等：马尾松与芒萁鲜叶及凋落物水溶性有机物的溶解特征和光谱学特征
360 第22卷热带亚热带植物学报
调为 10 mg L–1 [27]。
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 cm–2 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，所有样品的测定条件完全一
致。
2.5 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 比较不同组分或不同淋溶时间 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 结果和分析
3.1 不同淋溶时间后DOM的含量变化
从图 1 可见，马尾松与芒萁鲜叶及凋落物淋溶
液中的 DOM 含量在 24 h 内均表现出波动式上升
的趋势；淋溶过程中两植物的 DOC 平均含量为鲜
叶>L 层>F 层，芒萁鲜叶的 DOC 含量显著高于 L
层和 F 层(P<0.01)，表明两植物随着分解程度的加
深，DOC 流失较多。芒萁除鲜叶的 DOC 含量显
著高于马尾松外，其余 DOM 含量均小于马尾松。
两植物中，鲜叶淋溶的 DON 含量明显低于凋落物
层，表明 N 元素在鲜叶中不容易被淋溶释放。两植
物的平均 DON 含量均表现为 L 层>F 层>鲜叶；马
图 1 淋溶过程中 DOC、DON 和 DOP 含量的变化。◆: 鲜叶； ■: L 层凋落物； ▲: F 层凋落物。
Fig. 1 Changes in DOC, DON and DOP contents during leaching. ◆: Fresh leaf; ■: Litter in L layer; ▲: Litter in F layer.
第4期 361
尾松样品淋溶 24 h 后的 DON 量显著高于芒萁(分
别为 92.3 和 21.7 mg kg–1)。马尾松和芒萁的 DOP
含 量 分 别 为 0.2~19.4 mg kg–1 和 0.2~1.4 mg kg–1。
马尾松 L 层凋落物淋溶出的 DOP 含量显著高于鲜
叶和 F 层。芒萁鲜叶在淋溶过程中呈现先下降后
上升的趋势，24 h 后不同分解层 DOP 的淋溶量为
鲜叶>L 层>F 层。
3.2 淋溶DOM中的SUVA值
从图 2 可知，两植物的 SUVA 值均表现为 F 层 >
鲜叶>L 层，芒萁的鲜叶和 L 层的 SUVA 较接近，而
F 层的芳香性化合物含量显著高于 L 层和鲜叶，表
明芒萁从鲜叶到 F 层凋落物，其芳香性物质被大量
淋溶出来。除马尾松鲜叶和 L 层的 SUVA 在淋溶
过程中有轻微的上升外，其余样品不同淋溶时间均
保持一个较平衡值。同一样品不同淋溶时间的差
异不显著。
3.3 淋溶DOM的荧光光谱分析
如图 3 所示，源于荧光发射光谱的腐殖化指标
(HIX)用于确定 DOM 中的腐殖化程度，它还可以
反映 DOM 的分子结构，如 π-π 共轭体系的大小[1,26]。
两植物 DOM 的 HIX 较相近，表明其腐殖化程度较
一致，均表现为 F 层>L 层>鲜叶，说明由鲜叶到 L
层再到 F 层其腐殖化程度不断升高。随着淋溶时
间增加，鲜叶和各分解层不同淋溶时间的 HIX 无显
著差异，这表明短期内延长淋溶时间对其影响
不大。
同一种样品 DOM 在不同淋溶时间后均呈现
相似的峰型。图4为淋溶24 h后的发射荧光光谱图，
两植物的相对荧光强度(RFI)相近，芒萁 DOM 略高
于马尾松。同一植物内按照鲜叶-L 层-F 层的顺序，
其荧光强度最大值对应的波长由短波向长波移动；
表明了从鲜叶-L 层-F 层的取代芳香核或者取代芳
香共轭体系的增加，亦即含有更多的高分子量化合
图 2 淋溶过程中 DOM 的 SUVA 值。◆: 鲜叶； ■: L 层凋落物； ▲: F 层凋落物。
Fig. 2 SUVA of DOM during leaching. ◆: Fresh leaf; ■: Litter in L layer; ▲: Litter in F layer.
图 3 淋溶过程中 DOM 的腐殖化指标。◆: 鲜叶； ■: L 层凋落物； ▲: F 层凋落物。
Fig. 3 HIX of DOM during leaching. ◆: Fresh leaf; ■: Litter in L layer; ▲: Litter in F layer.
康根丽等：马尾松与芒萁鲜叶及凋落物水溶性有机物的溶解特征和光谱学特征
362 第22卷热带亚热带植物学报
物和更复杂的结构[26]。
同步荧光和传统的发射荧光相比较，可以提
供更高的灵敏度，能改善分辨率，因此可用来探索
DOM 的一些结构信息[26]。每种样品在淋溶过程
中均呈现相似的峰型(图 5)。两植物鲜叶的峰值出
现在 278~283 nm 处，表明其含有单一的类蛋白质
荧光团[28]；而 L 层和 F 层凋落物在 278~283 nm 和
345~355 nm 处均有峰值，说明随着分解程度的增
加，DOM 中的芳香性和脂肪族官能团，及类富里
酸荧光团逐渐显现[29]。两植物从鲜叶到 F 层凋落
物在 278~283 nm 处的峰值趋缓，表明随着分解程
度的增加，DOM 中的类蛋白质化合物逐渐流失；
马尾松 DOM 在 345~355 nm 处 L 层峰值大于 F 层，
表明其类富里酸荧光团最明显；而芒萁两分解层在
345~355 nm 处的峰型、大小和马尾松略有不同。
3.4 DOM的傅里叶变换红外光谱分析
红外光谱应用于 DOM 的结构和官能团检测，
并且可以提供大量准确信息。两植物的 6 种样品
不同淋溶时间的红外吸收光谱都较相似，图 6 是两
植物 6 种样品淋溶 24 h 后的红外光谱图。所有的
谱图都在 3670~3300 cm–1 有一个较强的吸收峰，这
是 H 键键合的 -OH 的伸缩振动的特征吸收峰，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 700~500 cm–1
(苯环上 C-H 的弯曲振动)的吸收峰可以证明芳香
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，这些表明 DOM 中烷氧类物质或者羧酸的存
在[18,26,30]。
马尾松的鲜叶和 L 层 DOM 的峰型相似，F 层
图 4 淋溶 24 h 后 DOM 的荧光发射光谱图。—： 鲜叶； – – –： L 层凋落物； ---： F 层凋落物。
Fig. 4 Fluorescence emission spectra of DOM leached for 24 h. —: Fresh leaf; – – –： Litter in L layer； ---: Litter in F layer.
图 5 淋溶 24 h 后 DOM 的同步荧光光谱图。—： 鲜叶； – – –： L 层凋落物； ---： F 层凋落物。
Fig. 5 Synchronous fluorescence spectra of DOM leached for 24 h. —： Fresh leaf; – – –： Litter in L layer； ---： Litter in F layer.
第4期 363
在各波数处的吸收峰比例显著大于鲜叶和 L 层(图
6)，表明马尾松 F 层凋落物中芳香类、烷氧类物质
或者羧酸较多。对于芒萁，由鲜叶到 L 层再到 F 层，
其 700~500 cm–1 的吸收峰相对比例逐渐增大，尤其
是 F 层较明显；说明 DOM 中苯环类物质含量增加
且结构也更复杂；并且在 3670~3300 cm–1 强吸收峰
上伴有一个弱吸收(2900 cm–1 附近)，这是饱和脂肪
族 C-H 键的伸缩振动。芒萁 F 层的 1080~1020 cm–1
和 700~500 cm–1 两个吸收带所占的比例显著大于
鲜叶和 L 层，这是共轭体系增大的表现；芒萁在
1630~1600 cm–1 和 1420~1400 cm–1 两个吸收带所
占的比例为 F 层 > L 层 > 鲜叶，表明 F 层 DOM 中
芳香类、羧酸类物质较多。总体上，马尾松 DOM
在各波数的吸收比例显著小于芒萁的。
4 讨论
4.1 淋溶过程中DOM含量的变化和比较
本研究结果表明，马尾松和芒萁在淋溶过程
中 DOM 含量各不相同，除芒萁鲜叶 DOC 含量显
著 高 于 马 尾 松 外(P<0.01)，DON 和 DOP 含 量 均
显著低于马尾松，这与两植物的叶片质量及结构差
异有关；说明乔木层树种 DOM 的释放是更主要的
养分归还源。样品不同淋溶时间的 DOM 含量平
均值可以大致反映样品的 DOM 含量；除芒萁 L 层
DOP 含量略小于 F 层外，其余样品的 DOM 含量
均表现为 L 层大于 F 层(图 1)。郭剑芬等[17]对木荷
(Schima superba)与 杉 木(Cunninghamia lanceolata)
人工林枯枝落叶层有机碳含量的研究表明，两种植
物不同分解层的 DOC 含量均为未分解层大于半分
解层。Kiikkilä 等[31]对温带地区的德国白桦(Betula
platyphylla)和 云 杉(Picea asperata)不 同 分 解 层 的
研究表明， DOC 含量均为 L 层>F 层。这是由于
L 层凋落物还未被分解，碳较富集。两植物鲜叶的
DOC 含量均高于凋落物层，说明鲜叶中的 DOC 更
易被淋溶出来；而在由鲜叶转向凋落物的过程中，
DOC 流失较快，使得凋落物中 DOC 含量越来越低。
而两植物的 DON 平均含量均是 L 层和 F 层明显
大于鲜叶。这与 Kiikkilä 等[32]报道德国白桦和云
杉的腐殖质层凋落物 DON 含量大于鲜叶的结论相
似，这是由于腐殖质层有机物分解增加了 N 的淋溶
量。因此，样品中 DOC 的淋失主要决定于其在样
品中的丰度，而 DON 和 DOP 的释放主要决定于样
品的分解程度。
从不同淋溶时间上看，不同样品的 DOM 含量
随着淋溶时间的延长呈现有波动的上升趋势，芒
萁 L 层 DON 含量表现最为明显(图 1)。这与李忠
佩等[33]对土壤不同浸提时间的研究结果相似。在
淋溶过程中，部分指标有下降趋势，表明在较长时
间的淋溶过程中，水溶性组分可能出现再吸附。因
此，DOM 的含量是由 DOM 的释放和再吸附共同
控制的。可以大致认为，短时间内延长淋溶时间可
以提高进入淋溶液的 DOM 量。但是各样品 DOM
的释放速率并不一致，在不同淋溶时间的 DOM 含
量呈现出显著差异(P<0.05)。两植物不同淋溶时间
的 DOC 含量呈显著差异(P<0.05)，而两植物鲜叶
图 6 淋溶 24 h 后 DOM 的红外光谱图。◆： 鲜叶； ■： L 层凋落物；▲： F 层凋落物。
Fig. 6 FTIR spectra of DOM leached for 24 h. ◆： Fresh leaf; ■： Litter in L layer; ▲： Litter in F layer.
康根丽等：马尾松与芒萁鲜叶及凋落物水溶性有机物的溶解特征和光谱学特征
364 第22卷热带亚热带植物学报
的 DON 和 DOP 含量差异不显著；不同分解层间的
DOM 含量有极显著差异，说明延长淋溶时间对不
同样品的不同水溶性组分的影响程度不同。
4.2 淋溶DOM中的光谱学特征
本研究结果表明，两植物 F 层凋落物的 SUVA
均最高(图 2)，表明其含有的芳香类物质较丰富。
两植物 F 层凋落物和芒萁鲜叶在淋溶 6 h 后达到
最大值随后下降，芒萁 L 层在淋溶 9 h 后略有下降，
表明在这两个临界点后芳香类物质的相对比例下
降了。最主要的原因可能是芳香类物质相对更加
容易被反吸附，同时非芳香类物质继续释放。除 F
层凋落物外，马尾松的 DOM 在淋溶过程中 SUVA
值略有升高，说明淋溶液有机物中的不饱和键在增
多，也说明随淋溶时间延长，非芳香性化合物被去
除或者少量芳香性化合物生成[34]。芒萁各样品的
SUVA 值高于马尾松，以 F 层凋落物最明显(P<0.05)
(图 2)，表明芒萁 DOM 中含有的芳香类物质较多。
DOM 中较高的 HIX 值和复杂分子的比例有
关，如含高分子量化合物的芳香环，这是腐殖质典
型的特征[35]，因此高的 HIX 表明含有更多高度浓
缩的芳香环或难分解的成分[36]。两植物 DOM 的
HIX 指标均表现为 F 层>L 层>鲜叶(图 3)，表明这
两种植物 F 层的腐殖化程度均较高，结构更复杂。
由图 3 可知，在表征样品的分解程度方面，HIX 比
SUVA 更加灵敏。从淋溶 DOM 的发射荧光光谱特
征(图 4)来看，对应的波长由短波向长波转移，表明
随着分解程度的加强，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[26]。而同步荧
光光谱(图 5) 则表明随着分解的进行，DOM 的结
构越来越复杂，由单一的荧光峰转换为双峰，说明
其含有更复杂的荧光化合物，即类蛋白和类富里酸
荧光团；Bu 等[26]报道不同植被类型下的土壤同步
荧光峰值除 278~283 nm 和 345~355 nm 两处外，在
395~405 nm 和 460~472 nm 处也有波峰，说明其含
有的荧光化合物更复杂。这是由于土壤不仅吸附
了凋落物中的 DOM，还吸附了森林生态系统中的
其他养分物质，因而其结构更复杂。
两植物 DOM 的红外光谱显示了 5 个相似的
吸收谱带(图 6)，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，表明 DOM 样品的结
构具有相似性[26]。周江敏等[30]报道土壤 DOM 的红
外强吸收峰出现在 3500~3300 cm–1、1080~1020 cm–1
处，弱吸收峰在 2950~2900 cm–1、1630~1600 cm–1
处。这表明土壤 DOM 和凋落物 DOM 的结构差异
较大，凋落物的 DOM 输入到土壤后其结构会发生
一系列变化。同一植物 3 种样品间红外吸收的差
异亦证明从鲜叶到 L 层凋落物再到 F 层凋落物，其
芳香类物质含量在逐渐升高，共轭体系变大，这和
SUVA、HIX 的变化规律吻合。最强的红外吸收来
自于 H 键键合的 -OH 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。芒萁在 1080~1020 cm–1
和 700~500 cm–1 处也有较明显的吸收峰，说明烷氧
类物质或者苯环类物质含量较丰富。
本文的研究结果证实了我们最初的假设。林
下植被鲜叶会释放更多的 DOC，而乔木树 DOM 中
DON 和 DOP 含量会更多；且两植物随着分解程度
的加强，DOM 中易分解物质不断减少，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。两植物在数量和质
量上存在一定的差异，同时影响 DOM 释放的因素
有很多，情况也较复杂，因此应深入了解植被对降
雨淋溶的作用，从而探讨降雨状态下 DOM 输入与
森林生态系统的相互影响。叶片和凋落物淋溶后
的 DOM 大部分会进入土壤，这为今后研究不同来
源的 DOM 在土壤中吸附、解吸附机理提供参考。
同时，还应探寻这类物质在土壤中的迁移、转化规
律，这对研究地上植被和土壤相互作用及森林生态
系统 C、N、P 等物质循环有重要的实践意义。
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