2021, Vol. 41文章信息
- 曹佳锐, 龚可杨, 别宇静, 吴冠宇, 毕郑文, 拓卫卫, 王健, 佟小刚
- CAO Jiarui, GONG Keyang, BIE Yujing, WU Guanyu, BI Zhengwen, TUO Weiwei, WANG Jian, TONG Xiaogang
- 水土保持林恢复土壤可溶性碳氮组分动态与三维荧光特征分析
- Analysis of dynamics of soil dissolved carbon and nitrogen fractions and its three-dimensional fluorescence characteristics during restoration of soil and water conservation forests
- 生态学报. 2021, 41(19): 7679-7688
- Acta Ecologica Sinica. 2021, 41(19): 7679-7688
- http://dx.doi.org/10.5846/stxb202006231635
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文章历史
- 收稿日期: 2020-06-23
- 网络出版日期: 2021-07-01
2. 陕西省水利水电工程咨询中心, 西安 710000;
3. 西北农林科技大学水土保持研究所, 杨凌 712100
2. Water Conservancy and Hydropower Engineering Consulting Center of Shaanxi Province, Xi'an 710000, China;
3. Institute of Soil and Water Conservation, Northwest Agriculture and Forestry University, Yangling 712100, China
20世纪70年代末陆续开始实施的三北防护林、退耕还林等一系列生态造林工程使黄土高原林草覆盖率提升到近65%, 水土流失面积减少67%, 产生了显著的水土保持生态效应[1]。但如何防止林地退化, 提升林草质量, 维持人工林可持续恢复, 还亟需掌握人工林恢复生态过程与机制, 科学评价生态恢复效应[2]。碳和氮作为土壤养分的核心组分, 不仅是反映土壤质量的重要指标, 也是维持林地生态系统结构和功能的重要因素[3], 所以土壤累积碳氮的能力亦成为人工林植被恢复过程研究的热点[4]。目前, 大部分研究已表明人工林恢复通过生物量返还增加土壤碳、氮储量[3], 并且随林龄的增大或恢复年限延长土壤有机碳、全氮均呈显著增加趋势[5-6]。尽管这些研究从土壤总有机碳和全氮累积上揭示了人工林土壤累积碳氮效应, 但土壤中碳氮绝大部分都以多种有机复合态存在, 既有易分解的简单小分子单糖或多糖, 也有复杂难分解的腐殖质类[7]。可见, 仅从总有机碳和全氮上还不能很好地反映土壤碳氮库对植被恢复的响应过程和机制[8]。因此, 近年来土壤碳氮研究开始关注于易分解, 运移快, 易吸收利用的活性组分[9-10]。特别是可溶性碳、氮, 作为土壤碳、氮库中最活跃的组分可以直接被土壤微生物分解利用, 促进土壤有机态养分转化为无机态向植被供应, 对土壤碳、氮元素的迁移、转化、利用都有重要作用。同时, 土壤可溶性碳氮也是可溶性有机质(dissolved organic matter, DOM)的主要组成部分, 它们复合形成了一系列大小、结构不同的分子组成, 包括低分子量的游离氨基酸、碳水化合物、有机酸以及大分子量的多糖和腐殖酸等有机组分。这些组分的荧光特征可以采用快速、高灵敏度、无破坏的三维荧光光谱分析, 通过观察对应荧光峰值及计算荧光指数、腐殖化指数、新鲜度指数及自生源指数等荧光参数, 定性定量地分析DOM的不同组分类型以及各个组分所占的比例, 进而掌握DOM的芳香化、腐殖化程度及官能团组成等结构方面的信息[11]。
黄土丘陵区是我国水土流失治理的重点区域之一, 对该区域植被恢复过程土壤可溶性有机质含量变化已有一定研究[12], 但对有机组分荧光光谱特征分析还相对薄弱, 研究也零散于不同林地[13]、林地管理措施[14]或侵蚀土壤[15], 对人工林植被恢复过程更缺乏相关认知。因此, 本研究选取黄土丘陵沟壑区典型人工乔木、灌木林及撂荒地不同恢复年限样地, 探究植被恢复过程土壤可溶性碳氮组分及其三维荧光光谱特征, 揭示土壤可溶性有机质响应水土保持林恢复的累积效应与有机组成特性动态变化, 以期为深入认知研究区水土保持林恢复土壤固定碳、氮机制及其生态效应评价提供科学依据。
1 材料与方法 1.1 研究区概况研究区位于陕西省国家生态造林工程示范区安塞区境内五里湾流域(109°18′E—109°22′E, 36°51′N—36°53′N, 海拔1010—1400m)。该区属温带大陆性半干旱季风气候, 年平均气温8.8℃, 年平均降水量505.3mm, 主要集中在每年的7、8月份, 无霜期157天；地貌以丘陵沟壑为主, 土壤为黄绵土, 抗侵蚀力差, 属最具代表性的黄土侵蚀区, 生态环境十分脆弱。为有效治理水土流失, 恢复生态环境, 自20世纪70年代开始, 该区域进行了一系列人工造林工程, 在多年的植被恢复过程中形成了不同恢复年限与类型的人工植物群落及撂荒草地, 为本试验提供了良好的试验平台。植物群落中主要的建群种有刺槐(Robinia pseudoacacia)、山杏(Armeniaca sibirica)、柠条(Caragana korshinskii)、沙棘(Hippophae rhamnoides)等, 林下草本主要有铁杆蒿(Artemisia sacrorum)、长芒草(Stipa bungeana)等, 草本状半灌木主要有达乌里胡枝子(Lespedeza davurica)等。
1.2 样地选择与取样通过走访当地林业部门和农户调查, 以空间代替时间法选取了人工种植恢复12a、18a、45a的刺槐林(Robinia pseudoacacia)RP12a、RP18a、RP45a；恢复18a、28a、45a的柠条林(Caragana korshinskii)CK18a、CK28a、CK45a为研究样地, 并同时选择自然恢复18a、45a的撂荒地(abandoned land)AL18a、AL45a为对照样地, 各个样地间直线距离小于3km, 均为坡地人工造林而来, 管理方式一致, 土壤类型相同, 各样地分布见图 1, 其基本特征见表 1。2019年9月进行采样, 该时期土壤碳氮库组分变化与微生物活性较强, 可代表样地的养分状态。每种林地选取3个立地条件相似的重复采样地, 采样时在每个采样地内设置20m×20m的标准采样区进行取样。采样时去除土壤表面枯落物, 并在每个标准小区沿着坡位自上至下S型布设12点, 以直径5cm土钻钻取0—20cm土样, 最后将各点所取土样充分混合后按四分法取样, 装入塑封袋作为待测土样。同时, 采用环刀法测定土壤容重。土壤样品一部分保存于-20℃冰箱内用于可溶性有机质的提取与测定, 其余自然风干后研磨过2mm筛测定有机碳和全氮等。由此, 每个样地3个重复混合土样, 共24个, 每个样品平行测定2次, 最后以均值与标准误差表示。
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| 图 1 样地分布图 Fig. 1 Map of research region (Ansai district, Shaanxi Province of China) |
| 样地 Sites |
经纬度 Location |
坡度 Slope/(°) |
坡向 Aspect/(°) |
覆盖度 Coverage/% |
pH | 容重/(g/cm3) Soil bulk density |
林下主要草本 Understory herbs |
| AL18a | E109°21′ N36°52′ | 28 | 北偏西13 | 70 | 8.3 | 1.25 | 达乌里枝子、铁杆蒿 |
| AL45a | E109°21′ N36°52′ | 32 | 北偏东18 | 85 | 8.2 | 1.11 | 茭蒿、铁杆蒿 |
| RP12a | E109°21′ N36°52′ | 24 | 北偏西75 | 70 | 8.3 | 1.15 | 铁杆蒿、长芒草 |
| RP18a | E109°21′ N36°51′ | 22 | 北偏东80 | 65 | 8.2 | 1.27 | 铁杆蒿、长芒草 |
| RP45a | E109°21′ N36°52′ | 32 | 北偏东18 | 72 | 8.0 | 1.24 | 茭蒿、葎草 |
| CK18a | E109°25′ N36°51′ | 24 | 北偏西5 | 75 | 8.3 | 1.10 | 铁杆蒿、阿尔泰狗娃花 |
| CK28a | E109°21′ N36°51′ | 25 | 北偏西70 | 80 | 8.3 | 1.21 | 铁杆蒿 |
| CK45a | E109°21′ N36°52′ | 31 | 北偏东18 | 87 | 8.2 | 1.10 | 铁杆蒿 |
| AL: 撂荒地 Abandoned land；RP: 刺槐 Robinia pseudoacacia；CK: 柠条 Caragana korshinskii | |||||||
土壤总有机碳(SOC)与全氮(TN)分别采用重铬酸钾外加热法和全自动间断化学分析仪(Cleverchem Anna, Germany)测定。土壤可溶有机质(DOM)以水浸提法[16]提取：称取25 g土样与50mL超纯水混合均匀(水∶土=2∶1), 在25℃下180r/min震荡60min, 再以8000r/min离心6min, 上清液过0.45μm滤膜。滤液中可溶性有机碳(DOC)、无机碳(DIC)采用总有机碳分析仪(岛津TOC-VCPH)测定；可溶性总氮含量采用过硫酸钾氧化—凯氏定氮法测定, 可溶性无机氮(DIN)为铵态氮和硝态氮之和, 采用连续流动分析仪测定, 可溶性有机氮(DON)为可溶性总氮与可溶性无机氮之差[17]。
土壤DOM三维荧光光谱(3DEEMs)利用荧光光谱仪(R6000, Shimadzu, Japan)测定, 测定激发波长(Ex)范围为200—500nm, 激发采样间隔为5nm, 发射波长(Em)范围为250—550nm, 发射采样间隔为2nm, 扫描速度为6000nm/min。利用三维荧光光谱技术结合平行因子分析法对DOM组分进行分析, 使用Matlab软件中的drEEM(version 0.1.0)和DOMFour工具包对DOM三维荧光光谱进行平行因子(PARAFAC)分析, 采用最大荧光强度法评价得出的各组分的相对浓度。荧光指数(FI)为激发波长在370nm时, 发射波长在470nm和520nm荧光强度的比值[18]；腐殖化指数(HIX)为激发波长在254nm时, 发射波长在435—480nm的荧光强度积分值与300—345nm范围内的荧光强度积分值之比[19]；新鲜度指(β: α)为激发波长为310nm时, 发射波长在380nm的荧光强度与420—435nm范围内的最大荧光强度的比值；自生源指数(BIX)为激发波长为310nm时, 发射波长在380nm和430nm时荧光强度的比值[20]。
1.4 数据处理及分析不同恢复年限和植被类型样地土壤总有机碳、全氮、可溶性碳氮组分含量及其比例采用Excel 2016进行分析和作图；各样地间指标差异显著性采用SPSS 25.0软件进行单因素方差分析和Duncan法(P＜0.05)多重比较。
2 结果与分析 2.1 土壤总有机碳与全氮含量变化3种植被及不同恢复年限样地累积碳氮的效应见图 2。与恢复18a相比, 恢复45a的撂荒地SOC和TN含量分别增加了84.4%和109.1%。恢复45a的柠条比28a和18a SOC含量分别提高了12.3%和66.2%, TN含量分别提升了17.5%和47.3%。而刺槐45a比18a和12a SOC含量提升了23.7%和79.9%, TN含量分别提升8.3%和36.0%。恢复45a后, SOC含量刺槐和柠条林地分别比撂荒高62.9%和36.3%, TN含量分别高27.2%和45.7%。
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| 图 2 不同恢复年限与植被类型下土壤有机碳和全氮含量 Fig. 2 Soil organic carbon and total nitrogen content under different restoration years and vegetation types 不同字母表示不同样地在P＜0.05水平差异显著, 误差线均为标准误差; Ex：激发波长 Excitation wavelength；Em：发射波长 Emission wavelength；PARAFAC：平行因子分析法 Parallel factor analysis；DOM：可溶性有机质 Dissolved organic matter. |
土壤DOC、DON和DIN含量的变化趋势与SOC和TN一致, DIC含量变化无明显规律(图 3)。恢复45a的撂荒地土壤DOC、DIC、DON、DIN分别较18a增加了137.3%、33.7%、13.9%和51.2%。恢复45a后, 柠条林DOC、DON及DIN含量比18a高93.6%、109.0%和194.5%, 刺槐林DOC、DON、DIN含量分别比12a和18a提升了146.6%、90.4%、96.9%和28.1%、10.4%、20.0%, 且DOC含量刺槐≈柠条＞撂荒, DON和DIN含量刺槐＞柠条＞撂荒。
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| 图 3 不同恢复年限与植被类型下土壤可溶性碳氮组分含量 Fig. 3 The content of soil dissolved carbon and nitrogen under different restoration years and vegetation types |
图 4显示随恢复年限的增加, 柠条和刺槐林地土壤可溶性碳氮占全量碳氮的比率先增大后保持稳定。恢复45a时, 柠条林地DOC/SOC、DON/TN与28a相近, 比18a分别高13.0%和53.9%。刺槐林地DOC/SOC、DON/TN 45a和18a差异不显著, 比12a分别提升47.8%和42.6%。从18a到45a, 撂荒地DOC/SOC显著提升, DON/TN则明显降低。恢复45a后, 撂荒地DOC/SOC最高, 刺槐林最低, DON/TN则相反。
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| 图 4 不同恢复年限与植被类型土壤可溶性碳氮占全量碳氮比例 Fig. 4 The ratio of DOC and DON in SOC and TN under different restoration years and vegetation types |
土壤碳氮比是影响土壤有机碳分解的重要因子, 研究区土壤SOC: TN和DOC: DON的范围分别为12.8—19.7和7.4—17.0, 除撂荒45a, 其余样地SOC: TN均大于DOC: DON。恢复45a后, SOC: TN刺槐＞柠条≈撂荒, DOC: DON撂荒＞柠条＞刺槐。随恢复年限的增加, 柠条林地SOC: TN表现为18a＜28a≈45a, 刺槐林地显著增加, 撂荒地则显著降低；DOC: DON撂荒地显著降低, 刺槐林地表现为12a＜18a≈45a, 柠条林地仅45a显著高于12a(图 5)。
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| 图 5 不同恢复年限与植被类型土壤全量碳氮与可溶性碳氮比 Fig. 5 The ratio of SOC to TN and DOC to DON under different restoration years and vegetation types |
根据PARAFAC模型区分DOM三维荧光光谱(图 6)得出所取样地土壤DOM共有4个荧光组分C1(225nm, 260nm/＞450nm), C2(255nm, 310nm/410nm), C3(225nm, 285nm/338nm), C4(225nm, 260nm, 300nm/400nm)。其中C1被认为是是分子量较大的腐殖物质、木质素等芳香性强的物质[21], 来自于植物残体和土壤有机物[22]；C2被认为分子量相对较低的类富里酸, 可能来源于C1组分的降解与转化[23]；C3与色氨酸单体有相似的荧光峰, 为类色氨酸物质；C4普遍存在于地表径流与废水中, 通常被认为是与人类排放, 农业活动等相关的腐殖物质[24-25], 研究区原为坡耕地, 故可能来源于灌溉、施有机肥、植物残体等的投入等。各组分的激发波长(Ex)、发射波长(Em)、荧光类型及与相关文献的对比见表 2。
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| 图 6 基于PARAFAC分析得到土壤可溶有机质组分的荧光光谱图 Fig. 6 Three-dimensional fluorescence spectroscopy of four components of DOM analyzed by PARAFAC |
| 组分 Component |
激发波长/发射波长 Ex/Em/nm |
类型 Type |
参考文献中对应组分Ex/Em/nm Reference |
| C1 | 225, 260/> 450 | 大分子腐殖物质, 木质素等芳香物质 | 225/450[22]；＜240/465[26]；260, 340/462[27] |
| C2 | 255, 310/410 | 类富里酸 | 250, 325/416[28]；250, 320/400[29] |
| C3 | 225, 285/338 | 类色氨酸 | 215, 280/325[30]；225, 290/342[27] |
| C4 | 220, 260, 300/ 400 | 腐殖物质(与人类活动相关联如施肥等) | ＜250, 320/400[24]；240/390[25] |
| Ex：激发波长 Excitation wavelength；Em：发射波长 Emission wavelength；PARAFAC：平行因子分析法 Parallel factor analysis | |||
通过对各水土保持林土壤DOM各荧光组分占比进行分析发现, 总体来说各样地土壤DOM中C1组分占比最高, 所占比例处于23.8%—44.7%之间, C4组分占比最低, 为6.8%—18.9%。随恢复年限的延长, 3种样地类色氨酸组分C3占比显著增加, 和人类活动相关的腐殖物质组分C4占比逐渐降低, C1大分子腐殖物质组分占比在柠条和刺槐林中呈增加趋势, 在撂荒地中则减少, C2类富里酸组分占比在撂荒地中显著降低, 刺槐林地中12a＞18a≈45a, 柠条林地中则无明显变化(图 7)。
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| 图 7 不同恢复年限与植被类型土壤荧光组分分布比例 Fig. 7 Relative proportion of four fluorescent components of DOM under different restoration years and vegetation types |
荧光指数(FI)、腐殖化指数(HIX)、新鲜度指数(β: α)及自生源指数(BIX)是可以表征DOM的变化情况的重要参数。各水土保持林地FI处于1.58到1.74之间, 仅刺槐12a显著高于其他样地, 其余样地间没有差异。HIX可衡量DOM腐殖化程度, 高HIX表明有机质腐殖化程度较高。相同恢复年限下, 柠条和刺槐林地HIX高于撂荒地, 刺槐林地12a＜18a≈45a, 柠条林地18a＜28a≈45a, 不同恢复年限撂荒地则差异不显著。β: α则可以反映新产生DOM所占的比例, BIX表征DOM自生源特征。除刺槐12a, 各水土保持林地β∶α和BIX没有差异, 研究区土壤DOM β∶α的范围位于0.56—0.64, 均值为0.58, BIX的范围是0.56—0.60, 均值为0.59(表 3)。
| 参数 Indexes | AL18a | AL45a | RP12a | RP18a | RP45a | CK18a | CK28a | CK45a |
| 荧光指数 Fluorescence index | 1.63± 0.04b | 1.61± 0.02b | 1.74± 0.05a | 1.64± 0.04b | 1.58± 0.01b | 1.65± 0.04b | 1.59± 0.02b | 1.61± 0.05b |
| 腐殖化指数 Humification index | 4.53± 0.40c | 4.56± 0.30c | 4.69± 0.24c | 5.75± 0.34b | 6.45± 0.54ab | 5.86± 0.32b | 7.1±0.30a | 7.04± 0.73a |
| 新鲜度指数 Freshness index | 0.59± 0.01b | 0.57± 0.01b | 0.64± 0.02a | 0.57± 0.01b | 0.57± 0.01b | 0.56± 0.04b | 0.57± 0.01b | 0.58± 0.02b |
| 自生源指数 Biological index | 0.60± 0.01b | 0.58± 0.01b | 0.65± 0.02a | 0.58± 0.02b | 0.58± 0.01b | 0.57± 0.04b | 0.57± 0.01b | 0.56± 0.02b |
| 不同字母表示不同样地间差异显著(P＜0.05)；±为样本的标准误差 | ||||||||
土壤可溶性碳氮含量及其组分受植物凋落物输入和分解、土壤水分和养分变化、微生物群落结构与活性、季节与气候变化以及人为扰动等因素的影响, 且不同林分类型的影响因素及受影响程度也有差异[31-32]。水土保持林植被恢复具有地上凋落物与地下根系碳源氮源输入、改善土壤理化性质等多种生态效应, 进而可以影响土壤可溶性碳氮组分变化。本研究中, 柠条、刺槐林地和撂荒地表层土壤SOC、TN、DOC、DON和DIN含量均随恢复年限延长呈增加趋势, 相同恢复年限下柠条和刺槐林地土壤养分含量高于撂荒地, 与前人研究一致[17]。林地中地上部植物残体、凋落物、地下部根系分泌物及微生物残体和代谢产物的投入不仅可以提升有机碳和全氮的含量, 也相应的增加了可溶性碳氮的溶出量[33], 随着恢复年限的增加, 植物残体及凋落物等的积累也不断增多, 且刺槐和柠条林地比撂荒地有更多的凋落物归还, 故而养分含量提升也更高。
土壤碳氮各组分含量变化的同时, 可溶性碳氮占比及碳氮比也随之变化。林地土壤DOC/SOC是指示土壤碳库质量的重要指标, 该比例越高说明土壤有机碳库的分解活性和有效性更高[34]。本研究中DOC/SOC随恢复年限先增大后稳定, 可能是由于植被恢复前期DOC含量的增幅高于SOC, DOC占比增大, 恢复一定年限后, 生态系统内微生物数量和活性增大, 对DOC的利用也增多, 使得DOC和SOC的含量变幅相近, 使得DOC/SOC相对稳定, 土壤碳库活性维持在一定水平[35]。DON/TN与DOC/SOC有类似的变化规律。碳和氮作为土壤微生物能量来源和细胞结构的要素, 碳氮比的高低可直接影响微生物的活动和繁殖, 进一步影响有机质矿化分解和腐殖合成。本研究中柠条和刺槐林地土壤SOC: TN随恢复年限的增加呈增大的趋势, 主要是由于凋落物输入大量有机碳, SOC含量的增幅大于TN, 趋向于有机碳的积累, 撂荒地SOC: TN没有增大可能是由于草地有机碳的投入量相对灌木和乔木林地较低, 土壤SOC含量及TN含量变幅相近。邓健等[36]在黄土丘陵区刺槐林地不同恢复年限土壤研究中C: N为9.55—16.94, 恢复20a到45a增大了47.8%, 与本文研究结果基本一致。DOC: DON的变化有利于深入了解土壤中DOC及DON的来源及其转化, 微生物活性越高, 分解的土壤有机质及植物残体越多, 使得DOC: DON增大[37]。本研究中柠条和刺槐林地DOC: DON恢复一定年限后达到稳定, 说明植被恢复前期土壤微生物活性呈增加趋势, 随时间的延长可能由于微生物消耗和植物利用DOC或DON的同时, 土壤中有机物质分解增加DOC、DON含量使DOC和DON含量近似同等程度的改变, 达到动态平衡[35]。
3.2 水土保持林恢复土壤DOM三维荧光光谱特征变化不同植被类型由于其枯枝落叶层的数量和质量、微生物群落的结构和活性、微生物残体和代谢产物及根系分泌物等不同, 进而影响土壤DOM的数量和质量[38]。光谱分析显示, 水土保持林地土壤DOM中大分子腐殖物质和木质素等芳香物质组分所占比例较大, 主要是因为研究对象为林地表层土壤, 凋落物较多, 在土壤微生物的作用下分解转化形成该组分物质[14], 随着凋落物的积累, 柠条和刺槐林地该组分占比随恢复年限的延长而增大。由于人类活动干涉较少, 没有新的物质输入和该组分物质的分解消耗, C4腐殖物质组分随着恢复年限的延长不断减少。随年限的增长, 植被恢复可以显著增加土壤微生物量[39], 因而和微生物活动相关的类蛋白组分占比增大。荧光参数(FI、HIX、β∶α、BIX)对DOM的来源具有一定的指示作用, FI可衡量DOM来源与降解程度[40], FI小于1.4时, DOM被认为主要为陆生植物及土壤有机质等外源物质输入, 大于1.9时主要为微生物活动等内源过程产生[41]。研究区FI均值为1.63, 与李帅东等[42]在环滇池土壤溶解性有机质的研究值1.56相近, 表明土壤DOM的来源既有自生微生物活动产生, 又有植物残体及根系分泌物等陆源输入, 且总体上更接近1.4, 外源特征更典型。HIX可以衡量DOM腐殖化的程度, HIX越大, 说明DOM中分子构成越复杂, 腐殖类物质如缩合芳香环难分解组分和大分子化合物的含量越高[43]。柠条和刺槐林地土壤DOM腐殖化程度随恢复年限的延长先增大后趋于稳定, 且显著高于撂荒地。β∶α可以反映新产生DOM占总DOM的比例, 本研究中不同种类和不同恢复年限植被并未改变新生DOM的占比。BIX主要反映自生源的相对贡献, 也可评价其生物的可利用性高低, BIX指数越高, 说明DOM降解程度增加、内源碳产物越容易生成。本研究中BIX较低, 与王齐磊等[44]在林地的研究结果相近, 说明林地土壤DOM以植物残体等外源物质的投入为主, 与FI指示结果一致。
4 结论黄土丘陵区柠条、刺槐水保林及撂荒地长期恢复土壤均表现出显著累积总有机碳氮及其可溶性组分的效应, 并以刺槐林固持可溶性有机质能力相对较高。这与植被恢复大量植物源碳氮返还土壤转化累积直接相关, 可溶性有机质荧光指数、自生源指数特征也说明DOM主要来源于植物残体及根系分泌物等陆源输入以及土壤微生物活动。同时三维荧光光谱特征分析说明植被恢复使得土壤DOM的稳定性增强, 组成趋向复杂, 也可能是促进土壤固定碳氮的有效机制之一。这首先表现在林地土壤DOC: DON及二者占总有机碳、全氮比例趋向稳定, 即使得可溶性有机质碳氮配比组成趋向稳定；其次水保林恢复过程中土壤DOM有机组成以大分子腐殖物质占比最高, 且比例相对撂荒地显著升高, 而占比较低的低分子量类富里酸和人类历史活动输入的腐殖物质明显降低；最后, 相对于撂荒地水保林可以显著提高土壤DOM腐殖化程度。这些都说明随植被恢复土壤DOM稳定性逐渐提高也是人工林土壤固定碳氮, 提升土壤质量的重要途径之一。
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