论文部分内容阅读
冻结和融化是高海拔高纬度地区土壤表层普遍存在的现象,冻融影响土壤养分循环机制,是改变森林生态系统的重要因素之一。冻融循环是地球上生物化学循环的关键环节,其既改变土壤的理化性质,又能使土壤中微生物菌种和群落结构发生改变。大兴安岭多年冻土区生长着不同种类的森林植被,在全球变暖冻土退化大背景下,冻融循环的变化势必影响该地区森林土壤的碳氮含量和植物对养分的吸收过程。土壤碳氮转化是森林生态系统维持生产力和稳定性的重要因素,在气候变暖的影响下,多年冻土区森林土壤的冻融频次、冻融温度和冻融持续时间发生变化,这势必影响森林生态系统碳氮循环过程。因此本文选取大兴安岭多年冻土区典型森林樟子松林土壤与白桦林土壤当作研究目标,利用室内模拟冻融试验,探讨冻融过程对森林土壤碳氮矿化的影响以及不同垂直深度和不同冻融温度对不同植被类型土壤碳氮含量的影响,揭示多年冻土区碳氮循环在冻融期内的潜在变化趋势,为研究森林土壤碳汇功能和有效氮累积的潜力提供基础数据。本文得到的主要结论如下:（1）冻融处理对两种森林土壤有机碳矿化速率有显著降低趋势,恒温处理和冻融处理白桦林土壤碳矿化速率显著低于樟子松林土壤碳矿化速率（p<0.05）。冻融对两种土壤有机碳矿化累积量（CO2-C）具有显著降低的影响,恒温处理和冻融处理白桦林土壤碳矿化累积量显著低于樟子松林土壤碳矿化累积量（p<0.01）。冻融作用对两种土壤氮素矿化具有显著影响,冻融有利于增加土壤无机氮质量分数,恒温处理和冻融处理白桦林土壤无机氮质量分数显著低于樟子松林土壤无机氮质量分数（p<0.05）。冻融处理和恒温处理两种土壤碳氮矿化关系均表现为正相关关系,冻融处理土壤和恒温对处理土壤相比较在碳排放量相同的情况下,冻融处理后的土壤无机氮含量增多。（2）冻融次数和冻融温度对两种土壤有机碳（SOC）和土壤轻组有机碳（LFOC）含量影响均不显著（p>0.05）。两种温度处理下樟子松林010cm土壤SOC含量高于白桦林,而白桦林1020cm、2030cm土壤SOC含量高于樟子松林。冻融过程中两种土壤LFOC含量基本稳定,白桦林各层土壤LFOC含量始终高于樟子松林。土壤溶解性有机碳（DOC）含量变化表现为先升高后慢慢降低的趋势,冻融作用显著增加了土壤DOC含量（p<0.05）,冻融过程中樟子松林010 cm土（3）壤DOC含量高于白桦林,1020 cm、2030 cm土壤DOC含量低于白桦林。两种林型下土壤SOC、DOC、LFOC含量均随着土层深度的增加而降低（p<0.05）。（3）随着冻融次数的增加土壤微生物量碳（MBC）表现为先增加后降低的趋势,土壤微生物量氮（MBN）变现为逐渐降低的趋势,冻融循环过程中樟子松林各层土壤MBC含量和MBN含量均始终高于白桦林。冻融作用显著降低了土壤MBC和MBN含量（p<0.05）,冻融温度对MBC和MBN的影响并不显著（p>0.05）。随着冻融次数增加,土壤铵态氮表现为先减少后增加趋势而硝态氮表现为先增加后减少趋势,冻融作用显著增加了土壤铵态氮和硝态氮含量（p<0.05）,较大的冻融温差会促进土壤氮矿化（p<0.05）;冻融过程中白桦林土壤铵态氮和硝态氮含量始终高于樟子松林。两种林型下土壤MBC、MBN、铵态氮和硝态氮含量均随着土层深度的增加而逐渐降低（p<0.05）。