草海底泥中有機質的變化及幾種相關因素

（貴州師范大學，貴州 貴陽 550025）

【摘要】：濕地有著“地球之腎”的美稱，生態(tài)系統(tǒng)中土壤碳庫的周轉對全球氣候變化起著極其重要的作用。有機質形成是由于植物的殘體分解。影響有機質周轉的因素有水深、酚類物質、易氧化碳分配比等。通過對威寧草海底泥相關土壤物質的分析，水深與有機質呈正相關關系；酚類物質與有機質呈正相關關系；易氧化碳分配比隨水深增加而增加。

【關鍵詞】：有機質；酚類物質；易氧化有機碳。

一、 前 言

濕地土壤中有較豐富的碳儲量且碳密度較高，是地球上重要的有機碳庫。在特殊的水文條件下，濕地土壤形成獨特的發(fā)育過程，有機質是濕地生態(tài)系統(tǒng)重要的生態(tài)因子，且顯著影響著濕地生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力[1]。土壤有機質的周轉對溫度的影響，是氣候變暖與全球碳循環(huán)關系中的主要問題[2]。土壤有機質也是土壤肥沃程度的重要指標[3]。因此，了解濕地土壤有機質的周轉迫在眉睫。不同淹水條件下對濕地土壤總有機質的含量和活性有機質含量有顯著影響[4]。土壤植物殘體會釋放酚類物質，在泥炭濕地中含氧量較低能夠抑制酚氧化酶的活性從而促進酚類物質積累，進而使得土壤有機質積累下來[5]。

貴州威寧草海國家級自然保護區(qū)， 位于貴州省西部威寧縣縣城西南面，保護區(qū)面積120平方公里， 其中水域面積46.5平方公里。是一個完整、典型的高原濕地生態(tài)系統(tǒng)。為了研究草海有機質的穩(wěn)定性，設計了本次實驗來揭示：（1）、水深對酚類物質的影響；（2）、酚類物質對有機質的影響；（3）、易氧化有機碳與有機質的關系。

二、 材料與方法

（一）、采樣

在威寧草海濕地保護區(qū)，由水位相對較淺的入水口到湖中心設計8個采樣點，其中每個采樣點設計了3個分樣點，每個分樣點將從0-10cm、10-20cm、20-30cm進行垂直分層采樣。

（二）、分析方法

土壤有機質的測定采用高溫外熱重鉻酸鉀氧化-油浴法；土壤酚類物質的測定采用Folin-Ciocalteau方法（福林法）.

（三）、統(tǒng)計分析

使用了Excel 2007對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析

三、結果與分析

采樣過程中，湖底底泥過稀，分別取0—10cm，10—20cm，20—30cm的土壤，為了減小人為誤差，數(shù)據(jù)分析過程中將取每個分樣點的平均值，以提高數(shù)據(jù)的準確性與精確度。

（一）、水深與酚類物質的關系

水深不同的底泥中酚類物質含量不同，范圍在0.50-9.92mg·g-1。其中，湖中含量最高，入水口含量最低。不同水深酚類含量有所差異，綜合來看，底泥中酚類物質含量與水深呈正相關關系， 水深與酚類物質密切相關，因此進一步對水深與酚類物質關系做逐步回歸分析，以確定影響土壤酚類物質含量的主要影響因素： y = 0.3716x - 1.7387 （其中：y為土壤酚類物質含量；x為水深）。結果表明草海底泥中水深與土壤酚類物質含量呈正相關關系，水深越深對應的酚類物質含量越高。

（二）、酚類物質與有機質

酚類物質是土壤有機質的組成成分之一，因此分析酚類物質含量與草海底泥中有機質含量的關系，結果表明：酚類物質與有機質也呈正相關關系，酚類物質在增加，淹水條件下氧化還原反應不易進行，底泥中的有機質也在增加。

（三）、易氧化有機質與有機質關系

表征土壤有機碳的穩(wěn)定性可以用易氧化有機質占土壤有機質含量來表示，這被稱作易氧化有機碳分配比 [7]。草海中易氧化有機質隨水深的增加，易氧化有機質在有機質中所占比例也在增加，說明有機質的穩(wěn)定性在降低。但水深增加使得微生物及相關酶的活性降低，使有機質不斷積累并且相對穩(wěn)定。

四、討論

（一）、水深增加導致酚類物質不斷增加

不同水深底泥中酚類物質含量存在差異。草海中的泥炭含有獨特的多酚，可降低微生物活性，使泥炭殘體分解速度減緩[8]。隨水深的增加，土壤中酚氧化酶活性降低，使底泥中酚類物質難于降解并增加，底泥中酚類物質不斷增加的原因是由于長期處于淹水條件下，進而使有機質周轉受到影響，最終導致湖底底泥中的有機質不斷地聚集。

（二）、酚類物質與有機質的關系

構成土壤有機質的重要組成部分之一包括酚類，酚類物質占總有機質的比重較低。然而酚類物質卻與有機質呈極顯著的正相關關系，這說明酚類物質對于有機質的轉化起到調節(jié)的作用。因此酚類物質對于草海底泥中有機質的影響不容忽視。估計酚類物質對于有機質分解有抑制作用，其中酚類物質對于有機質的抑制大概是：（1）、抑制了底泥中微生物的活性；（2）、抑制了相關酶的活性；（3）、酚類物質不斷積累，對生物產(chǎn)生毒性。由于草海底泥中的微生物、土壤酶活性受到影響，這將會阻止有機質的分解，進而減少了溫室氣體的釋放。可見土壤有機質中酚類物質占比例很小，但它對于土壤有機質的周轉，減少溫室氣體的釋放，緩解全球氣候變暖有較大的作用。

（三）、易氧化化有機質與有機質的關系

易氧化有機質與有機質的比例可以表征土壤有機質的穩(wěn)定性，比值越低代表有機質的穩(wěn)定性越高。長期淹水的湖中，有機物的分解速度相對緩慢，但相對有機質，易氧化有機碳更容易受到氧氣的影響，在淹水低氧環(huán)境中更不易分解，水深增加進而導致易氧化有機碳的分配比例變高。草海從入水口到湖中，易氧化有機碳占有機質的比例逐漸變大。水深在逐漸的變深，微生物及酶不易發(fā)生氧化還原反應 ，使得有機質穩(wěn)定變小。

五、結論

（一）、草海從入水口到湖中，隨水深的逐漸增加，酚類物質難于降解，進而使得有機質的分解受到酚類物質的影響，便逐漸積累下來。雖然酚類物質占有機質的比重相對較低，但其作用和影響卻不容忽視。

（二）、易氧化有機質與土壤有機質的比例可用來表征土壤有機質的穩(wěn)定性，水深對有機質的分解起到抑制作用，草海入水口到湖中，水深逐漸增加，易氧化有機質占有機質的比例增加，但草海底泥有機質的穩(wěn)定性隨水深增加而更加穩(wěn)定。

（三）、水深能夠促進有機質的積累，提高草海中的水深將有利于有機質的積累以及增加它的穩(wěn)定性。但對于生態(tài)環(huán)境總體來說，水深是否越深越好，還有待于繼續(xù)研究。

（四）、長時間淹水會降低有機物的分解速度排放，使得大氣中溫室氣體減少，有利于緩解全球變暖。

參考文獻：

[1] 杜冠華， 李素艷， 鄭景明，等. 洞庭湖濕地土壤有機質空間分布及其相關性研究[J]. 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學， 2009（2）：21-23.

[2] 沈征濤， 施斌， 王寶軍，等. 土壤有機質轉化及CO_2釋放的溫度效應研究進展[J]. 生態(tài)學報， 2013， 33（10）：3011-3019.

[3] 宋春雨， 張興義， 劉曉冰，等. 土壤有機質對土壤肥力與作物生產(chǎn)力的影響[J]. 土壤與作物， 2008， 24（3）：357-362.

[4] 劉顯輝. 不同淹水深度對濕地土壤碳庫的影響[J]. 現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)， 2015（6）：18-20.

[5] 王米蘭， 胡榮桂. 湖北省幾種農(nóng)業(yè)土壤中酚含量及其與碳氮的關系[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報， 2014， 33（4）：702-707.

[6] 魯如坤. 土壤農(nóng)業(yè)化學分析方法[M]. 中國農(nóng)業(yè)科技出版社， 2000.

[7] 巫芯宇， 廖和平， 楊偉. 耕作方式對稻田土壤有機碳與易氧化有機碳的影響[J]. 農(nóng)機化研究， 2013， 35（1）：184-188.

[8] Luca Bragazza， Chris Freeman， 谷曉楠，等. 高有效氮可降低泥炭蘚泥炭中的多酚含量[J]. 腐植酸， 2014（5）.