水杉凋落物分解过程中溶解性有机质的分组组成变化 - 生态环境学报.doc

水杉凋落物分解过程中溶解性有机质的分组组成变化 代静玉，秦淑平，周江敏 南京农业大学资源与环境学院，江苏 南京 210095 摘要：采用XAD-8树脂分组的方法研究水杉凋落物降解过程中DOM的含量及其组成的变化。结果表明，培养35天后DOC含量达到稳定值，而其组成仍未稳定。在整个培养过程中，HOA和HIM含量有明显变化；HON含量呈缓慢增加的趋势；AIM和HOB含量则没有明显变化。凋落物淋滤液DOM与表层土壤DOM组成相似，是土壤DOM的主要来源。土壤DOM中的AIM不是来源于凋落物淋滤液，而是主要来源于土壤腐殖质、根系分泌物等其它物质。 关键词：降解；水溶性有机质；分组；组成 中图分类号：S153.6+21 文献标识码：A 文章编号：1672-2175（2004）02-0207-04溶解性有机质（DOM）是土壤和水体中一类很重要的物质，具有很强的反应活性和迁移特性，对土壤和水体中营养元素的活化、重金属及有机污染物的毒性和迁移特性具有重要的影响[1]。植物凋落物是土壤和水体DOM的重要来源，其淋溶液对地下水和河流中DOC具有重要贡献[2]。Post[3]报道，陆地凋落物接近于陆地净初级生产量（约C 60 Pg/a），凋落物输入和降解速率最终决定了DOM的产量。目前对凋落物的研究主要集中于凋落物的形成、积累、分解速率、环境因素对分解过程的影响等方面，但关于凋落物分解过程中DOC含量及其性质的变化还鲜有报道。 分组是研究DOM组成及性质普遍采用的方法。Chefetz[4]采用分组的方法研究了城市废弃物堆肥中DOM的组成及其结构特征。Mattsson[5]、Imai等[6]采用分组的方法比较了不同自然水体DOM的组成。本文以水杉凋落物为研究对象，采用分组的方法考察水杉凋落物分解过程中DOM含量与组成的动态变化，对预测污染物的迁移与环境治理具有重要的理论和实践意义[7, 8]。 1 材料与方法 1.1 供试材料以及培养分解方法 供试材料：水杉凋落物于2003年3月采自江苏省吴江县屯村肖甸湖森林公园水杉林，其种植年限在10 a以上。当地属亚热带季风气候区，年降雨量约1100 mm。按蛇形采样法随机采取枯枝落叶层与表层土壤（0～15 cm）。凋落物带回室内洗净，弃去粗大枝干，风干备用。土样于4 ℃冰箱中避光保存。该地区是自然保护区，长期处于自然状态，常年不施肥不耕作，是理想的供试区。 培养方法：培养装置采用Magill[9]的装置（图1）。培养瓶直径约为6 cm，每个培养瓶大约10 g凋落物，厚度约为5 cm。下部用酸洗玻璃纤维塞紧。接种同一水杉林土壤菌群（10 g新鲜水杉土壤与150 ml自来水混合，振荡2 h，静置过夜，上清液过滤，每个培养样接种量为5 ml），加入足量的去离子水使凋落物充分湿润，28 ℃恒温恒湿培养91 d。培养期间每隔5 d补充水分。定期提取DOM和分解残渣进行分析。 图1 培养与淋洗装置示意 接种物：10 g水杉土加上150 ml水，混合2 h，静置过夜，上清夜过滤。共培养20个瓶，10个瓶只接种第一次，另外的10个每次淋洗后均接种。 1.2 DOM的提取 凋落物DOM的提取采用淋洗方法。凋落物按规定时间培养后，用200 ml去离子水均匀淋洗，并用真空泵抽干。淋滤液过0.45 μm 滤膜后，定容至250 ml，即为DOM溶液。 土壤DOM采用水浸提[10]。将新鲜土样作水分校正后与超纯水1:2混合，连续振荡5 h，然后4000转/min离心10 min，上清液过0.45 μm 滤膜，滤液中的有机物即为DOM。 1.3 DOM的分组 DOM的分组方法很多，其中Leenheer[11]提出按极性和电荷特性分组的方法能更好地揭示DOM与污染物的作用机理。本研究将Leenheer的分法稍作修改，即亲水性组分没有进一步再分组，疏水酸性组分中进一步分离出酸不溶组分，简化了操作步骤，而且减少分离过程中受污染的途径。因此本研究将DOM分成5个组分：疏水碱性（HOB）、疏水酸性（HOA）、酸不溶（AIM）、疏水中性（HON）、亲水性（HIM）。具体步骤如下： XAD-8树脂在0.1 mol/L NaOH中浸泡24 h，用丙酮和己烷抽提24 h以除去有机物，接着浸泡于甲醇中装柱，用甲醇洗去柱中的丙酮和己烷，最后用超纯水洗净甲醇直至出水DOC质量浓度小于1 mg/L。 （1）样品以1 ml/min的流速过XAD-8树脂柱后，用1~2倍树脂柱体积的超纯水洗净； （2）用0.25倍树脂柱的0.1 mol/L HCl反洗，接着用1.5倍柱体积的0.01 mol/L HCl反洗，收集反洗液，定容，测TOC（HOB）； （3）将DOM①用6 mol/L HCl调pH至2，离心，将沉淀物用0.1 mol