模拟酸雨对格氏栲天然枯枝落叶层的淋溶作用

作者：爽风

摘要：格氏栲天然林取得枯枝落叶样本，落叶L层、F层和H层取小样测定含水量，其余的测定出DOC浓度、有机物质含量和基本性质，格氏栲天然林通过模拟酸雨条件下L层、F层和H层枯枝落叶层样品淋出液DOC浓度的测定，不同酸度(pH=2.0、pH=3.5、pH=5.0、pH=6.8)淋溶下，DOC浓度不管酸度如何，结果总是L层>F层>H层（如图1 2 3），同一酸度下,随着淋溶天数也有规则的变化；这表明不同枯枝落叶层及酸度不同淋溶下，DOC浓度产生的变化各异，初步揭示模拟酸雨对枯枝落叶层的淋溶作用及DOC变化。

关键词：植物枯枝落叶层 淋溶作用 DOC 水溶性有机碳 模拟酸雨

前言

随着全球变暖大气温室气体浓度的增加，枯枝落叶层碳库成为全球碳循环研究关注的焦点之一。枯枝落叶层碳库对全球变化敏感的主要因子是枯枝落叶层有机碳，枯枝落叶层有机碳量(1500比)约为陆地生物量碳(620Pg)的2.4倍^[1]，并以C0₂、，HC0₃^-和DOC(水溶性有机碳)的形式进入相邻圈层。DOC作为陆地生态系统中一种重要的、活跃的化学组分。在枯枝落叶层环境中，它既是枯枝落叶层生物化学过程的产物，又是枯枝落叶层微生物生长、分解有机碳的重要能源，进而影响营养物质的供给和有效性^[2]、重金属污染的毒性和迁移特征^[3]。本文通过研究模拟降雨条件下枯枝落叶层样品DOC的淋失,为枯枝落叶层样品DOM的研究提供基本资料。

1 试验地概况

  格氏栲天然林试验地三明位于福建三明市莘口教学林场小湖工区( 26°11′30″N， 117°26′00″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 ºC，年均降水量1749 mm，年均蒸发量1585 mm，相对湿度81%，全年无雾天为300天；土壤为沙质页岩发育的红壤，土层厚度超过1 m。

格氏栲天然林坡向东北，坡度31°。植物种类丰富，群落结构复杂。乔木层可按高度明显分为三个亚层(>18 m、12～18 m和 6～12 m)，主要有格氏栲、马尾松（Pinus massonania）、木荷（Schima superba），石栎（Lithocarpus glaber）， 山矾（Symplocos caudate），刨花楠 （Machilus velatina），山黄皮（Randia cochinchinensis），以格氏栲占优势（优势度达80%左右）。林分密度255株·hm^-2，平均胸径42.2 cm，平均树高24.3 m，郁闭度0.95。灌木层按高度可分为两层（<6 m和<2 m），以百两金（Ardisia crispa），卡氏乌饭（Vaccinium carlesii），狗骨柴（Tricalysia dubia）和 毛冬青（Ilex pubescens）为主，盖度45%。草本层为零星分布，以砂仁（Amomum villosum），狗脊（Woodwardia japonica），芒萁（Dicranopteris dichotoma）为主。枯枝落叶层现存量平均值8.99 t·hm^-2，年均凋落量11.01 t·hm^-2。

表1 不同林分枯枝落叶层中有机物质含量（占干重 %）

2 实验材料及研究方法

2.1 枯枝落叶样品的采集

在福建农林大学莘口教学林场小湖工区格氏栲天然林上、中、下坡设三条平行于等高线的样线，于2003年1月底在每条样线上随机设10个25 cm×25 cm小样方，按层次采集各林分枯枝落叶L层、F层和H层样品，带回室内，每种林分30个小样方各层样品分别混匀，风干，H层过2 mm尼龙网筛，并去除矿质土；样品经自然风干后用于淋溶实验。采用近似系统分析法测定枯枝落叶层有机物含量^[4]。

2.2 模拟酸雨淋溶实验

准确称取10.00 g干重的每种枯枝落叶层样品各8份（每个处理作2个重复），分别装入PVC管（高200 mm、内径70 mm，底部为两层孔径0.1 mm的尼龙网）中，将其置于生化培养箱（20℃）培养48h后，置于漏斗上方，用pH=2.0、3.5、5.0的淋溶液溶液及双重蒸馏水（pH=6.8）淋洗（每次用pH=2.0、3.5、5.0淋溶液及双重蒸馏水100 ml，每2日淋洗1次，连续淋洗7次），淋出液用0.45μm滤膜过滤（压力为-0.09 MPa），滤液用于测定DOC浓度。水（pH=6.8）淋洗，收集淋出液，随之用0.45μm滤膜过滤，获得DOM溶液。

2.3 DOC浓度的测定—紫外光谱法

水溶性有机碳（DOC）含量用提取液中总有机碳(TOC)含量表示，TOC的测定采用外加热重铬酸钾氧化法；根据前期实验获得的DOM溶液TOC含量与其在200 nm处测定样品吸光值E₂₀₀的关系，用岛津UV—120—02型紫外分光光度计测定滤液200 nm处的吸光值，继而换算成TOC含量。