高山森林土壤微生物生物量碳、氮、磷对海拔梯度模拟增温的响应

摘要

全球变暖导致雪线和林线位置上升，陆地生态系统的结构和功能恶化，急需找到应对之策。高山林线交错带是陆地生态系统中对气候变化响应最敏感的区域，是研究气候变化对高山生态系统过程的理想平台。相比植物而言，土壤微生物对环境因子的变化更为敏感。因此，高山森林土壤模拟增温可以一定程度上反映未来气候变化对高山生态系统土壤生化过程的影响，为应对气候变化提供一定的理论依据。
　　通过往年（2011年11月1日至2014年11月1日）土壤温度监测数据发现，高山林线(4000m)土壤年均温高于高山森林(3900m)土壤年均温，且温度波动幅度更大，冻融循环更为频繁，具有明显的季节性雪被覆盖期。基于两个海拔的温度差异，试验将暗针叶林土壤（土壤有机层和矿质土壤层）通过PVC管移放到高山林线，分别于2014年11月14日～2016年1月14日的初冻期、深冻期、冻融期、生长季采样，研究模拟增温对土壤微生物生物量碳氮磷及其比值的影响。结果显示:
　　(1)高山林线土壤有机层平均温度比暗针叶林高1.84℃，矿质土壤层平均温度比暗针叶林高1.32℃;暗针叶林土壤温度值主要集中在-5～10℃，高山林线土壤温度值在-10～20℃范围内，比较分散;土壤含水量在海拔梯度上的差异不显著(P＞0.05)，但矿质土壤层平均含水量显著低于土壤有机层(P＜0.01);非生长季高山林线雪被厚度高于暗针叶林(P＜0.05);冻融循环在高山林线更频繁(P＜0.05)。
　　(2)土壤有机层中微生物生物量碳、氮、磷对模拟增温的响应不显著，但增温对矿质土壤层的微生物生物量碳、氮、磷有一定影响，增温显著降低了矿质土壤层冻融期MBC和生长季的MBP（P＜0.05），同时显著升高了初冻期MBN(P＜0.05)。模拟增温导致矿质土壤层各时期MBC/MBN显著降低(P＜0.05)，MBN/MBP显著升高(P＜0.05)，而对MBC/MBP没有显著影响。
　　(3)从季节动态来看，土壤MBC表现为初冻期＞生长季＞冻融期＞深冻期，差异不显著;土壤有机层MBN表现为深冻期＞冻融期＞生长季＞初冻期，差异显著;土壤有机层和暗针叶林矿质土壤层的MBP表现为生长季＞冻融期＞深冻期＞初冻期，且差异性显著;
　　(4)从土壤层次来看，MBC、MBN、MBP均表现为土壤有机层显著高于矿质土壤层(P＜0.01)。矿质土壤层MBC/MBN明显高于土壤有机层(P＜0.05)，MBN/MBP明显低于土壤有机层(P＜0.01)，两个土层的MBC/MBP差异性不显著。
　　(5)相关性分析结果显示，土壤温度、土壤含水量、雪被厚度是影响微生物生物量碳氮磷的关键因子。在土壤有机层中正相关关系有:MBC与土壤温度(P＜0.05)、MBN与MBC(P＜0.01)、MBN与土壤含水量（P＜0.05），MBN与雪被厚度(P＜0.01);负相关关系有:MBC与雪被厚度(P＜0.05)，MBC与MBN（P＜0.01），MBN与雪被厚度(P＜0.01)，MBN与土壤温度(P＜0.01)。在矿质土壤层中正相关关系有:MBC与土壤温度（P＜0.05），MBC与MBP(P＜0.05)，MBN与土壤含水量(P＜0.05);负相关关系有:MBC与MBN(P＜0.05)，MBC与雪被厚度(P＜0.05)，MBN与MBC(P＜0.05)，MBN与土壤温度(P＜0.01)，MBN与MBP(P＜0.01)，MBP与雪被厚度（P＜0.01）。

目录

声明

摘要

前言

1 文献综述

1．1 土壤微生物生物量概念及特征

1．1．1 土壤微生物生物量含义

1．1．2 土壤微生物生物量碳、氮、磷特征

1．2 土壤微生物生物量对气候变化的响应

1．3 土壤微生物生物量与环境因子的关系

1．3．1 土壤微生物生物量与土壤温度的关系

1．3．2 土壤微生物生物量与土壤含水量的关系

1．3．3 土壤微生物生物量与土壤质地的关系

1．3．4 土壤微生物生物量与植被类型的关系

1．4 高山森林土壤微生物相关研究进展

2 研究目的、意义及研究内容

2．1 研究目的和意义

2．2 研究内容

3 材料与方法

3．1 研究区概况

3．1．1 自然地理概况

3．2 研究方法

3．2．1 样地的设置

3．2．2 样品采集

3．2．3 测定指标及方法

3．3 数据计算及统计分析

4 结果与分析

4．1 高山森林土壤环境因子动态

4．1．1 土壤温度动态

4．1．2 土壤含水量动态

4．1．3 雪被厚度动态

4．1．4 冻融循环次数

4．2 高山森林土壤微生物量对海拔梯度模拟增温的响应

4．2．1 土壤微生物生物量碳、氮、磷

4．2．2 土壤微生物生物量碳、氮、磷比值

4．2．3 海拔、土层、采样时期对土壤微生物生物量碳、氮、磷的影响

4．3 高山森林土壤微生物生物量与环境因子之间的关系

4．3．1 土壤有机层微生物生物量及其比值与环境因子相关性

4．3．2 矿质土壤层微生物量碳、氮、磷及其比值与环境因子相关性

5 讨论与结论

5．1 讨论

5．1．1 高山森林土壤不同层次微生物量碳、氮、磷特征

5．1．2 海拔梯度模拟增温对高山森林土壤微生物量碳、氮、磷的影响

5．1．3 高山森林+tl微生物生物量碳、氮、磷的季节动态

5．2 结论与展望

5．2．1 主要结论

5．2．2 问题与展望

参考文献

致谢