论文部分内容阅读
本文采用红外辐射灯(Infrared heater)分W1(130Wm-2)和W2(150 W m-2)两个增温梯度,以不增温CK(自然)为对照,模拟气候变暖背景下研究青藏高原多年冻土区高寒草甸优势植物种珠芽蓼(Polygonum viviparum)、美丽风毛菊(Saussurea superb)和黑褐苔草(Carex atrofusca)的生长发育及光合特性对气候变暖的短期响应及其差异性。在此基础上,对W2增温样地停止增温12个月,而后再恢复增温,通过模拟气候波动,研究高寒草甸土壤微生物群落功能多样性与微生物生物量对气候波动的响应及其响应差异性,旨在为定量评价高寒草甸生态系统对气候变化的敏感性和脆弱性提供科学依据。研究结果归纳如下: 1.模拟增温W1(地表温度增加1.88℃)和W2(地表温度增加3.19℃)均可改变高寒草甸物种分布的频度和季节分布格局,并显著影响植被高度和叶绿素含量,但影响程度存在种间差异性。与对照(不增温)相比,W1增温下不同物种具有不同的响应,美丽风毛菊的高度、频度和叶绿素含量均有下降趋势,而珠芽蓼和黑褐苔草的上述指标均有增加趋势。W2增温显著增加了野生牧草品种珠芽廖和黑褐苔草的高度、频度和叶绿素含量,却显著降低了美丽风毛菊的叶绿素a/b值。物种光合特性对模拟增温的响应机制趋于一致,物种间光合特性也存在极显著差异,样地间差异性表现更为突出。随季节延后,增温对珠芽蓼和黑褐苔草频度的正向延后效应愈加明显,其中对黑褐苔草频度延后效应达到显著水平。以上说明增温可促进高寒草甸牧草类植物的生长发育,延长青草期,有利于牧业生产,但斑块状分布明显。 2.模拟气温波动对高寒草甸土壤微生物群落功能活性和多样性均具有显著影响。随着Biolog-ECO微平板培养时间的延长,高寒草甸土壤微生物群落利用单一碳源的能力在停止增温12个月时明显低于对照处理的水平,但差异性不显著。恢复增温3个月后,增温样地微生物活性和多样性均极显著高于对照水平,随着恢复增温时间的延长,增温样地土壤微生物群落功能活性与多样性较不增温对照样地的差异明显减小,导致两者差异性不显著。增温样地与对照样地在不同时间段对31种单一碳源的利用特异性均存在很大差异。以上结果说明微生物对短期的气候波动变化较为敏感,这是造成高寒草甸土壤呼吸对气候波动变化敏感的原因所在。 3.气温波动对高寒草甸土壤微生物生物量具有显著影响。增温可提高土壤微生物生物量碳、生物量氮含量,提高了土壤微生物整体活性。停止增温后,增温样地微生物生物量碳、生物量氮在前期增温的正效应响应转为负效应,说明微生物生物量对气候波动变化非常敏感,停止增温12个月,负效应降低,说明微生物量对气候波动变化的反馈有滞后,而恢复增温后,微生物生物量碳、生物量氮对气候波动的正效应又持续出现,恢复增温持续12个月后已升至前期增温期间的水平。表明本研究模拟的气候波动变化范围内土壤微生物具有恢复性。