肖 燁，黃志剛，武海濤，呂憲國,*

1 中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所濕地生態(tài)與環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長春 130102 2 中國科學(xué)院大學(xué)，北京 100049 3 南陽師范學(xué)院生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，南陽 473061

三江平原不同濕地類型土壤活性有機(jī)碳組分及含量差異

肖 燁1,2，黃志剛3，武海濤1，呂憲國1,*

1 中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所濕地生態(tài)與環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長春 130102 2 中國科學(xué)院大學(xué)，北京 100049 3 南陽師范學(xué)院生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，南陽 473061

土壤活性有機(jī)碳對(duì)土壤干擾的反應(yīng)較快，是土壤有機(jī)碳早期變化的敏感性指標(biāo)。近50年來，三江平原濕地土壤有機(jī)碳庫受農(nóng)事活動(dòng)影響較大。為了探討不同濕地類型土壤活性有機(jī)碳主要組分土壤可溶性有機(jī)碳(Dissolvedorganiccarbon, DOC)、微生物量碳(Microbialbiomasscarbon, MBC)和易氧化有機(jī)碳(Easilyoxidizedorganiccarbon, EOC)的分布差異及主要影響因子，選擇了三江平原洪河自然保護(hù)區(qū)4種典型的濕地類型(小葉章+沼柳濕地、小葉章濕地、毛苔草濕地和蘆葦濕地)為研究對(duì)象。分析了不同濕地類型土壤可溶性有機(jī)碳，微生物量碳和易氧化有機(jī)碳在0—30cm土層內(nèi)的分布特征和分配比例及其與有機(jī)碳、土壤養(yǎng)分和酶活性指標(biāo)(蔗糖酶、纖維素酶和過氧化氫酶)之間的相關(guān)關(guān)系。結(jié)果表明：(1) 4種濕地類型土壤DOC、MBC和EOC含量均隨土層深度的增加而減少。不同濕地類型之間土壤活性有機(jī)碳含量在0—30cm土層內(nèi)存在顯著性差異(P<0.05)，相對(duì)于長期淹水的毛苔草濕地和蘆葦濕地而言，未淹水的小葉章+沼柳濕地和小葉章濕地具有較高的DOC，MBC和EOC含量。(2) 土壤DOC、MBC和EOC占有機(jī)碳比例分別為0.27%—0.63%，1.27%—5.94%和19.63%—41.25%。土壤DOC所占比例呈先增后減的變化趨勢，最大的比例均出現(xiàn)在10—20cm。MBC所占比例在土壤剖面上則未表現(xiàn)出一致的變化規(guī)律，而EOC所占比例則隨土層深度的增加而逐漸減少。(3) 土壤DOC占SOC比例以小葉章濕地最高，MBC和EOC占SOC的比例則以小葉章+沼柳濕地最高。而長期淹水的毛苔草濕地和蘆葦濕地則具有更低的DOC，MBC和EOC比例。(4) 綜合分析表明，4種濕地類型土壤DOC, MBC 和EOC兩兩之間存在極顯著相關(guān)性關(guān)系，它們除了與碳氮比相關(guān)性不顯著外，與土壤有機(jī)碳，全氮，全磷養(yǎng)分和酶活性指標(biāo)間相關(guān)性均達(dá)到極顯著水平，尤其是與有機(jī)碳和全氮的相關(guān)性系數(shù)更高，此外DOC與纖維素酶，MBC與過氧化氫酶相關(guān)性更大。由此可見，土壤碳氮磷養(yǎng)分和酶活性是影響土壤活性有機(jī)碳組分分布的重要因素。

土壤活性有機(jī)碳；酶活性；濕地；三江平原

濕地是重要的碳轉(zhuǎn)化場所，濕地土壤碳庫的源、匯轉(zhuǎn)化對(duì)氣候變化的響應(yīng)極為敏感。土壤碳庫變化主要發(fā)生在活性碳庫中，土壤活性有機(jī)碳是指土壤中穩(wěn)定性差、周轉(zhuǎn)速率快、易礦化分解，對(duì)植物和土壤微生物來說活性較高的那部分有機(jī)碳[1]，其中土壤可溶性有機(jī)碳(DOC)、微生物量碳(MBC)和易氧化有機(jī)碳(EOC)是其重要的表征指標(biāo)[2]。一些研究結(jié)果顯示，土壤活性有機(jī)碳庫對(duì)溫室氣體排放有較大的貢獻(xiàn)，對(duì)氣候變化的響應(yīng)更為敏感[1]，其含量的高低直接影響到土壤微生物的活性，從而影響土壤固碳能力及溫室氣體的排放[3]，因此研究濕地土壤活性有機(jī)碳對(duì)土壤碳庫平衡及其對(duì)氣候變化的響應(yīng)均具有重要意義。

三江平原是我國最大的淡水沼澤分布區(qū)，洪河濕地保護(hù)區(qū)位于三江平原的東北部，因蘊(yùn)涵豐富的動(dòng)植物物種而被譽(yù)為“三江平原野生生物特有基因庫”，2002年被列入國際重要濕地名錄，成為Ramsar濕地保護(hù)熱點(diǎn)地區(qū)，受到國際組織和國內(nèi)外眾多科研機(jī)構(gòu)的廣泛關(guān)注。然而近50年來，由于大量開挖溝渠，河流截彎取直，導(dǎo)致洪河保護(hù)區(qū)濕地缺水十分嚴(yán)重，極大的影響了濕地的碳“匯”功能[4]。近年來，許多學(xué)者就水分梯度[5-6]、外源營養(yǎng)輸入[7]、CO2濃度[8]和不同土地利用方式[9]等外部環(huán)境因素對(duì)濕地土壤活性有機(jī)碳的影響進(jìn)行了研究，并取得了大量成果。然而有關(guān)土壤養(yǎng)分和酶活性與濕地土壤活性有機(jī)碳變化的相關(guān)性方面的研究卻鮮見報(bào)道。本研究通過對(duì)比分析不同植被類型的天然濕地土壤活性有機(jī)碳主要組分的分布特征，探討了土壤養(yǎng)分和酶活性與土壤活性有機(jī)碳變化的關(guān)系，為進(jìn)一步了解高緯度地區(qū)濕地土壤碳庫變化的影響因子提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 研究區(qū)域與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

洪河保護(hù)區(qū)位于黑龍江省三江平原東北部的同江市與撫遠(yuǎn)縣交界處(47°42′18″— 47°52′07″ N, 133°34′38″— 133°46′29″ E)，總面積2.81×104hm2。該區(qū)域?qū)儆跍貛駶櫚霛駶櫦撅L(fēng)氣候，年平均氣溫為1.5—2.0℃，極端最高氣溫36.6 ℃，極端最低氣溫-41 ℃；年平均降水量600mm左右，蒸發(fā)量565 mm；空氣濕度大，屬于三江平原最濕潤地區(qū)，凍結(jié)期5個(gè)月，最深凍層1.9 m左右，無霜期130d。沼澤地貌類型為河漫灘及階地洼地，成土母質(zhì)中細(xì)砂含量較大，地表沉積物質(zhì)主要為沖積-沼澤相淤泥亞粘土和淤泥質(zhì)粘土[10]。

圖1 洪河濕地保護(hù)區(qū)采樣點(diǎn)示意圖Fig.1 Sketch map of study area in Honghe wetland ReserveCSW：小葉章+沼柳濕地Calamagrostis angustifolia+Salix brachypoda wetland；CAW：小葉章濕地Calamagrostis angustifolia wetland; CLW：毛苔草濕地Carex lasiocarpa wetland; PAW：蘆葦濕地Phragmites australis wetland

1.2 采樣點(diǎn)設(shè)置與樣品采集

于2013年10月初在洪河濕地核心保護(hù)區(qū)域內(nèi)沿著水分增加的梯度分別采集了小葉章(Calamagrostisangustifolia)+沼柳(Salixbrachypoda)濕地(CSW)、小葉章濕地(CAW)、毛苔草(Carexlasiocarpa)濕地(CLW)和蘆葦(Phragmitesaustralis)濕地(PAW)這4種具有代表性的濕地類型土壤(圖1)。CSW屬于全年很少淹水區(qū)，CAW為季節(jié)性淹水區(qū)，而CLW和PAW則位于常年淹水區(qū)。每一類型濕地中隨機(jī)設(shè)置3個(gè)1.0m×1.0m樣方，共計(jì)12個(gè)樣方。取土樣時(shí)先去除樣地土壤表層凋落物，然后用自制金屬土壤取樣器(長50cm，直徑5.7 cm)按0—10、10—20和20—30cm進(jìn)行分層取樣，同一樣方內(nèi)由隨機(jī)采取的3—5個(gè)土柱同層混合成一個(gè)土壤樣品，每種濕地類型獲取3個(gè)重復(fù)樣品，4種濕地類型共采集土樣36份。采集的土樣放入無菌塑料袋內(nèi)，置于有冰袋的保鮮盒中運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室，挑去根系和石礫，充分混勻后分成2份，1份過4 mm篩，保存于4 ℃冰箱中備用，用于微生物量碳和可溶性有機(jī)碳的測定。另1份自然風(fēng)干，研磨后過小于2 mm篩，用于土壤有機(jī)碳、易氧化有機(jī)碳、酶活性及其它理化性質(zhì)的分析。

1.3 樣品分析及方法

1.3.1 土壤基礎(chǔ)性質(zhì)

土壤有機(jī)碳(SOC)采用濃硫酸-重鉻酸鉀外加熱法測定；土壤全氮(TN)采用凱氏定氮法測定；土壤全磷(TP)采用H2SO4-HClO4消煮鉬銻抗比色法測定[11]。

1.3.2 土壤酶活性

蔗糖酶和纖維素酶活性采用3,5-二硝基比色法測定，蔗糖酶活性以1 g土壤在37 ℃下培養(yǎng)24 h后生成的葡萄糖毫克數(shù)表示，纖維素酶活性以1 g土壤在37 ℃下培養(yǎng)72 h后生成的葡萄糖毫克數(shù)表示；過氧化氫酶采用高錳酸鉀滴定法測定，酶活性以1 g干土1 h內(nèi)消耗的0.1 mol/L KMnO4的毫升數(shù)表示[12]。

1.3.3 土壤活性有機(jī)碳組分

土壤微生物量碳(MBC)采用氯仿熏蒸-0.5 mol/L K2SO4提取法，浸提液用可溶性碳氮分析儀(德國耶拿，Multi N/C 3000)測定，熏蒸與未熏蒸土壤有機(jī)碳含量差值即為微生物量碳的值[13]。

土壤可溶性有機(jī)碳(DOC)采用TOC儀測定，稱鮮土30.00g，水土比為2∶1，25 ℃下恒溫振蕩器中振蕩30min (250次/min)后，離心10min (7 000r/min)，上清液用0.45 μm濾膜抽濾，濾液用島津TOC-Vcph有機(jī)碳分析儀直接測定[14]。

土壤易氧化有機(jī)碳(EOC)采用K2MnO4氧化法-比色法測定，稱過0.25 mm篩含有15—30mg碳的土壤樣品，加333 mmol/L K2MnO425 mL，密封振蕩1 h，離心5 min (4 000r/min)，取上清液用去離子水稀釋250倍，用分光光度計(jì)在波長565 nm處比色測定，根據(jù)高錳酸鉀的消耗量，可求出易氧化土壤樣品的含碳量[15]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 18.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析(ANOVA)，LSD (P=0.05或0.01)比較不同植被類型濕地土壤活性有機(jī)碳各組分含量之間的差異。土壤活性有機(jī)碳各組分與土壤有機(jī)碳含量、土壤養(yǎng)分和酶活性的相關(guān)性分析采用Pearson檢驗(yàn)法。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濕地類型土壤DOC含量比較

4種濕地類型土壤DOC含量為45.08—241.20mg/kg，在垂直剖面上均表現(xiàn)為隨土層深度增加而減少的趨勢(圖2)。同一土層土壤DOC含量在不同濕地類型間存在顯著性差異，以小葉章濕地最高，其次是小葉章+沼柳濕地，二者均顯著高于淹水區(qū)的毛苔草濕地和蘆葦濕地(P<0.05)。毛苔草濕地和蘆葦濕地同土層中土壤DOC含量差異不顯著。在0—30cm土層內(nèi)，土壤DOC含量的變化趨勢表現(xiàn)為小葉章濕地>小葉章+沼柳濕地>毛苔草濕地>蘆葦濕地(P<0.05)(圖2)。

圖2 不同濕地類型土壤水溶性有機(jī)碳、微生物量碳和易氧化有機(jī)碳含量的剖面分布Fig.2 Vertical distribution of soil DOC, MBC and EOC contents in different wetlands 不同大寫字母表示同一土層不同濕地類型之間的顯著性差異 (P<0.05)；不同小寫字母表示同一濕地類型不同土層之間的顯著性差異 (P<0.05)；CSW:Calamagrostis angustifolia+Salix brachypoda wetland；CAW:Calamagrostis angustifolia wetland; CLW:Carex lasiocarpa wetland; PAW:Phragmites australis wetland

2.2 不同濕地類型土壤MBC含量比較

各濕地類型土壤MBC含量為144.22—2717.42 mg/kg，在垂直剖面上與DOC的變化趨勢一致(圖2)。土壤MBC含量在0—10cm土層中小葉章濕地和小葉章+沼柳濕地差異不顯著，但二者均顯著高于蘆葦濕地和毛苔草濕地(P<0.05)，在10—20cm和20—30cm土層，小葉章+沼柳濕地則顯著高于其它濕地(P<0.05)。在0—30cm土層內(nèi)，土壤MBC含量變化趨勢表現(xiàn)為小葉章+沼柳濕地>小葉章濕地>毛苔草濕地>蘆葦濕地(P<0.05)(圖2)。

2.3 不同濕地類型土壤EOC含量比較

4種濕地類型土壤EOC含量為2.28—25.79 g/kg，顯著高于土壤DOC、MBC含量(P<0.05)(圖2)。在同一濕地類型中，土壤EOC含量以表層0—10cm最高，20—30cm最小。除毛苔草濕地各土層間EOC含量差異不顯著外，其余濕地不同土層間均存在顯著性差異(P<0.05)。不同濕地類型同土層相比較而言，在0—10cm和20—30cm土層小葉章濕地與小葉章+沼柳濕地土壤EOC含量差異不顯著，但二者均顯著高于毛苔草濕地和蘆葦濕地(P<0.05)；在10—20cm土層，以小葉章+沼柳濕地土壤EOC含量最高，顯著高于其它三處濕地(P<0.05)，而這3種濕地類型差異不顯著。在0—30cm土層內(nèi)，4種濕地類型土壤EOC與MBC含量具有一致的變化趨勢(圖2)。

2.4 土壤活性有機(jī)碳占有機(jī)碳的比例

4種濕地類型土壤DOC含量占SOC的比例范圍為0.27%—0.64%，隨深度增加表現(xiàn)出先增后減的變化趨勢(圖3)，以10—20cm土層所占分配比例最大。同土層以小葉章濕地土壤DOC含量的分配比例最高，顯著高于其它濕地(P<0.05)。在0—30cm土層，4種濕地土壤DOC含量的平均分配比例為：小葉章濕地(0.53%)>小葉章+沼柳濕地(0.41%)>蘆葦濕地(0.37%)>毛苔草濕地(0.30%)(P<0.05)(圖3)。

4種濕地類型土壤MBC含量占SOC的比例范圍為1.27%—5.94%，隨土層深度的增加，其分配比例在垂直剖面上均未表現(xiàn)出一致的變化規(guī)律(圖3)。在同一土層中，小葉章+沼柳濕地與小葉章濕地土壤MBC含量的分配比例無顯著性差異，二者均顯著高于毛苔草濕地和蘆葦濕地。在0—30cm土層，4種濕地土壤MBC含量的平均分配比例為：小葉章+沼柳濕地(4.42%)>小葉章濕地(3.22%)>毛苔草(1.71%)>蘆葦濕地(1.66%) (P<0.05)。

4種濕地類型土壤EOC含量占SOC的比例范圍為19.63%—41.25%，隨深度增加呈遞減的變化趨勢。0—10cm，毛苔草濕地土壤EOC所占比例最低，其它濕地間差異不顯著；10—20cm，小葉章+沼柳濕地和蘆葦濕地土壤EOC含量分配比例差異不顯著，但顯著高于小葉章濕地和毛苔草濕地(P<0.05)；20—30cm，各濕地不同土層間EOC分配比例無顯著性差異。在0—30cm土層，4種濕地土壤EOC含量的平均分配比例為：小葉章+沼柳濕地(33.35%)>小葉章濕地(30.65%)>蘆葦濕地(28.75%)>毛苔草濕地(22.86%) (P<0.05)(圖3)。

2.5 不同濕地類型土壤養(yǎng)分、酶活性與活性有機(jī)碳之間的關(guān)系

從表1可見，在小葉章+沼柳濕地中，土壤DOC、MBC 和EOC含量與SOC、TN、TP、蔗糖酶和纖維素酶呈顯著或極顯著相關(guān)性；在小葉章濕地中，DOC、MBC 和EOC含量除與C/N比相關(guān)性不顯著外，與其他因子呈極顯著正相關(guān)性；在毛苔草濕地中，DOC、MBC 和EOC含量與C/N、DOC與TP和過氧化氫酶、MBC與TP之間相關(guān)性不顯著；在蘆葦濕地中，3個(gè)活性有機(jī)碳組分與土壤養(yǎng)分和酶活性指標(biāo)間具有顯著相關(guān)性。 綜合分析表明，4種濕地類型土壤DOC、MBC和EOC含量兩兩之間具有極顯著相關(guān)性(P<0.01)，表明活性有機(jī)碳各組分之間相互影響，密切聯(lián)系。有機(jī)碳、全氮、全磷、蔗糖酶活性、纖維素酶活性和過氧化氫酶活性與土壤DOC、MBC和EOC含量均存在極顯著相關(guān)性關(guān)系，是濕地活性有機(jī)碳變化的重要影響因素。

表1 土壤活性有機(jī)碳與土壤養(yǎng)分、酶活性的相關(guān)分析Table 1 Correlation analysis between soil active organic carbon and soil nutrient, enzyme activities

**極顯著相關(guān)P<0.01，*顯著相關(guān)P<0.05,-存在自相關(guān)關(guān)系，不宜進(jìn)行相關(guān)分析; CSW:Calamagrostisangustifolia+Salixbrachypodawetland; CAW:Calamagrostisangustifoliawetland; CLW:Carexlasiocarpawetland; PAW:Phragmitesaustraliswetland

3 討論

3.1 不同濕地類型土壤活性有機(jī)碳組分含量的差異

土壤DOC是土壤微生物可直接利用的有機(jī)碳源[16]，具有一定的溶解性，在土壤中移動(dòng)較快，易分解礦化，因而極易流失，是 SOC 損失的重要途徑之一[17]。本研究中小葉章濕地屬于季節(jié)性淹水區(qū)，干濕交替更有利于可溶性有機(jī)碳的釋放，因此小葉章濕地土壤DOC含量高于其它濕地。而毛苔草濕地和蘆葦濕地由于長期淹水，其厭氧環(huán)境使得土壤微生物活性很低也不利于可溶性有機(jī)碳的累積[18]。雖然有研究表明淹水可提高土壤有機(jī)碳的溶出和導(dǎo)致團(tuán)聚體的分散進(jìn)而增加可溶性有機(jī)碳量[19], 但由于研究區(qū)位于河漫灘，土壤含沙量較大，使得土壤吸附DOC的能力較低，因而土壤DOC易隨季節(jié)性洪水而流失。

土壤MBC是土壤有機(jī)碳中最活躍的組分，與土壤碳的轉(zhuǎn)化有密切關(guān)系，其含量高低是衡量土壤肥力的重要指標(biāo)，地上植被類型被認(rèn)為是影響土壤微生物活動(dòng)的重要因子[20]。由于小葉章+沼柳濕地和小葉章濕地位于非淹水區(qū)，土壤通透性好，植被生長茂盛，且較多的凋落物，能為土壤微生物提供大量碳源物質(zhì)，促進(jìn)了微生物的繁殖，因而能顯著增加土壤微生物量碳含量[21]。而長期淹水的毛苔草濕地和蘆葦濕地地表枯落物難以直接歸還土壤，其厭氧環(huán)境抑制了土壤微生物活性，導(dǎo)致活性碳庫周轉(zhuǎn)速率低[22]，因此它們的土壤MBC的含量顯著低于小葉章+沼柳濕地和小葉章濕地。

土壤EOC是土壤有機(jī)碳中周轉(zhuǎn)最快的組分[23]，是土壤養(yǎng)分的潛在來源及土壤微生物活動(dòng)的重要能源，也是土壤有機(jī)質(zhì)動(dòng)態(tài)變化的敏感性指標(biāo)[24]。4種濕地類型土壤EOC與MBC具有一致的變化趨勢，說明位于陸地上的小葉章+沼柳濕地和小葉章濕地因土壤通透性好，微生物活性高而具有較快的土壤有機(jī)碳周轉(zhuǎn)速率。

由于土壤活性有機(jī)碳主要來源于植物凋落物、土壤腐殖質(zhì)、微生物和根系及其分泌物，而表層根系和凋落物分布較多能夠?yàn)槲⑸锾峁└嗟腃、N能源基質(zhì)，有利于微生物生長和繁殖。然而隨著土層的加深，土壤容重增加，土壤有機(jī)質(zhì)含量急劇下降，地下生物量也隨著減少，因而土壤活性有機(jī)碳明顯降低[25]。

3.2 不同濕地類型土壤活性有機(jī)碳組分占有機(jī)碳比例的差異

土壤活性有機(jī)碳組分占土壤有機(jī)碳含量的比例總體上不高，但對(duì)維持土壤肥力及土壤碳貯量變化方面具有重要的作用[26]。本研究中，4種濕地類型土壤DOC占有機(jī)碳比例為0.27%—0.64%，與其他土壤的相應(yīng)值相近(0.08%—0.95%)[27]，在剖面上均呈先增后減的變化趨勢，表明土壤DOC主要富集在根系較多的10—20cm土層。毛苔草和蘆葦濕地長期淹水，使土壤DOC更容易進(jìn)入水體而流失，導(dǎo)致其土壤DOC占有機(jī)碳比率較低。

土壤MBC與SOC的比值——微生物熵反映了土壤中輸入的有機(jī)質(zhì)向微生物量碳的轉(zhuǎn)化效率，可以反映生物活性有機(jī)碳庫的周轉(zhuǎn)速率[28]。通常情況下，微生物熵變大說明土壤碳庫正在積累，微生物對(duì)土壤碳庫的利用效率提高，土壤質(zhì)量得到改善[29]。本研究土壤微生物熵值以小葉章+沼柳濕地最高，其次是小葉章濕地，說明這兩處濕地土壤微生物活性高，對(duì)有機(jī)碳分解轉(zhuǎn)化速率快，致使累積的土壤微生物量碳較多，因此微生物熵值較大，表明淹水頻率少的濕地更有利于土壤微生物量碳的累積。

土壤EOC占SOC比率越高，說明養(yǎng)分循環(huán)速率越快，不利于土壤有機(jī)質(zhì)的積累；土壤全碳中EOC所占比例越高，說明土壤碳的活性越大，穩(wěn)定性越差[30]。本研究中土壤3種土壤活性有機(jī)碳組分占有機(jī)碳的比例以土壤EOC最大(19.63%—41.25%)，小葉章+沼柳濕地和小葉章濕地土壤EOC含量的分配比例顯著高于淹水區(qū)的蘆葦濕地和毛苔草濕地，表明淹水頻率少的濕地土壤有機(jī)碳活性大、易轉(zhuǎn)化。

3.3 土壤養(yǎng)分和酶活性對(duì)土壤活性有機(jī)碳組分含量的影響

濕地對(duì)碳、氮和磷等營養(yǎng)元素具有較強(qiáng)的截留和過濾作用，因此對(duì)土壤活性有機(jī)碳庫具有重要的影響。從表1可以看出，土壤DOC、MBC和EOC含量兩兩間的相關(guān)性均達(dá)到了極顯著水平。各組分與SOC的相關(guān)性也達(dá)到了極顯著水平，說明土壤活性有機(jī)碳很大程度上依賴于有機(jī)碳含量[31]。各組分均與土壤全氮含量呈極顯著相關(guān)，這與曾從盛等人的研究結(jié)果一致[32]，這可能是因?yàn)橥寥烙袡C(jī)質(zhì)中氮的含量會(huì)影響到微生物對(duì)其分解和利用速度[33]，含氮量高的有機(jī)質(zhì)易被微生物分解，遷移、轉(zhuǎn)化速度快，從而對(duì)土壤有機(jī)碳的含量產(chǎn)生一定影響。本研究中土壤活性有機(jī)碳組分與土壤碳、氮、磷養(yǎng)分含量顯著相關(guān)的結(jié)論與李淑芬等[34]、馬少杰等[35]的研究結(jié)果相似。因此，改善土壤養(yǎng)分水平是提高土壤活性有機(jī)碳累積的關(guān)鍵。

土壤酶活性來源于土壤中動(dòng)物、植物和微生物細(xì)胞的分泌物及其殘?bào)w的分解物[12]，并且酶活性可以控制養(yǎng)分的釋放而影響植物和微生物生長[36]。土壤中許多酶與微生物呼吸、微生物種類及數(shù)量、有機(jī)碳含量之間存在顯著相關(guān)關(guān)系[37]。因此，土壤酶活性必然影響土壤活性有機(jī)碳的轉(zhuǎn)化循環(huán)過程。本研究中，土壤活性有機(jī)碳與蔗糖酶、過氧化氫酶和纖維素酶活性存在極顯著相關(guān)性關(guān)系(表1)，與萬忠梅等[38]的研究結(jié)果類似。

4 結(jié)論

不同濕地類型土壤水溶性有機(jī)碳、易氧化有機(jī)碳和微生物量碳含量均隨土層深度的增加而減少。相對(duì)于淹水區(qū)的毛苔草濕地和蘆葦濕地而言，淹水頻率少的小葉章+沼柳濕地和小葉章濕地具有較高的土壤活性有機(jī)碳含量和分配比例。相關(guān)性分析表明，土壤活性有機(jī)碳各組分與TOC、TN、TP、蔗糖酶活性、纖維素酶活性和過氧化氫酶活性均具有極顯著相關(guān)性關(guān)系。說明土壤養(yǎng)分和微生物活性因子是影響土壤活性有機(jī)碳的關(guān)鍵因素。

致謝：中國科學(xué)院三江平原沼澤濕地生態(tài)試驗(yàn)站對(duì)野外工作給予支持，管強(qiáng)碩士幫助野外采樣。

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Compositions and contents of active organic carbon in different wetland soils in Sanjiang Plain, Northeast China

XIAO Ye1,2, HUANG Zhigang3, WU Haitao1, Lü Xianguo1,*

1KeyLaboratoryofWetlandEcologyandEnvironment,NortheastInstituteofGeographyandAgroecology,ChineseAcademyofSciences,Changchun130102,China2UniversityofChineseAcademyofSciences,Beijing100049,China3DepartmentofLifeScienceandTechnology,NanyangNormalUniversity，Nanyang473061,China

Soil active organic carbon (AOC) fractions are good indicators of soil carbon stock change because of their rapid response to soil disturbances in natural ecosystems. Agricultural activities in the last 50years have greatly influenced the soil organic carbon (SOC) of natural wetlands on Sanjiang Plain, China. The main objective of this study was to assess differences in the distribution of soil AOC fractions, including dissolved organic carbon (DOC), microbial biomass carbon (MBC), and easily oxidized organic carbon (EOC), and the main influencing factors in four different types of wetlands in the Honghe National Natural Reserve of Sanjiang Plain. The contents and allocation ratios of soil DOC, MBC, and EOC were investigated at three soil depths (0—10, 10—20, and 20—30cm) in four types of wetlands:(1) a mixedCalamagrostisangustifoliaandSalixbrachypodawetland (CSW), (2) aC.angustifoliawetland (CAW), (3) aCarexlasiocarpawetland (CLW), and (4) aPhragmitesaustraliswetland (PAW). The relationships among the three soil AOC fractions and soil nutrient contents (SOC, total nitrogen [TN], total phosphorus [TP]) and enzyme activity (sucrase, cellulase, and catalase) were also analyzed. The results showed that DOC, MBC, and EOC content gradually decreased with increasing soil depth in the 0—30cm soil layer of all four wetlands. However, significant differences (P< 0.05) were noted for the soil AOC fractions among the four wetlands. The DOC, MBC, and EOC content was significantly higher in non-flooding CSW and CAW compared to long-term flooding CLW and PAW. In the four wetlands, the ratios of soil DOC, MBC, and EOC to SOC content at the three soil depths ranged from 0.27%to 0.63%, 1.27%to 5.94%, and 19.63%to 41.25%, respectively. In addition, the trend in the changes of soil DOC to SOC ratios initially increased, followed by a decrease along the soil profiles, with peak values being documented for the 10—20cm soil layer. No specific trend was noted for MBC to SOC ratios, but EOC to SOC ratios decreased with soil depth. The highest DOC to SOC ratio was obtained for CAW, whereas the highest MBC and EOC to SOC ratios were obtained for CSW. In contrast, lower DOC, MBC, and EOC to SOC ratios were observed in the long-term flooding CLW and PAW. Furthermore, positive correlations were observed among DOC, MBC, and EOC in all four wetlands. Our results showed that DOC, MBC, and EOC content was strongly correlated with SOC, TN, and TP content as well as with the enzyme activity indicators in the four wetland soils, but no significant correlation was noted for the C/N ratio. A higher correlation coefficient was observed between these three AOC fractions with SOC and TN content. Furthermore, highly significant relationships were observed between DOC content and cellulase activity, as well as between MBC content and catalase activity. In conclusion, the soil AOC fractions were mainly influenced by soil nutrient content (SOC, TN, and TP) and enzyme activity, which are associated with the C cycle.

soil organic carbon; enzyme activity; wetland; Sanjiang Plain

中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)課題(XDA05050508)；國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31100320，41171047)聯(lián)合資助

2014- 05- 06; < class="emphasis_bold">網(wǎng)絡(luò)出版日期:

日期:2015- 05- 18

10.5846/stxb201405060894

*通訊作者Corresponding author.E-mail:luxg@neigae.ac.cn

肖燁，黃志剛，武海濤，呂憲國.三江平原不同濕地類型土壤活性有機(jī)碳組分及含量差異.生態(tài)學(xué)報(bào),2015,35(23):7625- 7633.

Xiao Y, Huang Z G, Wu H T, Lü X G.Compositions and contents of active organic carbon in different wetland soils in Sanjiang Plain, Northeast China.Acta Ecologica Sinica,2015,35(23):7625- 7633.