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北方森林树木生长对气候变化的响应及其机理是目前学术界研究的热点。兴安落叶松(Larix gmelinii)作为中国北方森林的主要组成树种,具有广阔的地理分布范围和多样的生长环境,是研究树木对气候变化响应的理想树种。气候变化引起的气候暖化和火灾频发是目前影响兴安落叶松生长的两个主要因素。目前,野外条件下暖化和火烧对兴安落叶松生长的影响及其机理还存在不确定性。气候暖化和火烧既可以通过影响代谢速率直接影响树木的生长,也可以通过改变土壤的养分含量来间接影响树木的生长,并且存在一定的时空差异。光合和呼吸作为最重要的代谢过程和树木的生长具有密切的联系,而土壤微生物作为土壤养分转化和固定过程中的参与者对土壤养分含量具有重要影响。因此,本研究采用移栽的方法将4个不同地点(随着纬度的增加依次为带岭、黑河、松岭和塔河)的兴安落叶松树木移植到其在中国生长的南缘,模拟气候暖化。同时,在大兴安岭地区的8个地点选取1990-2015年发生过不同强度火烧的样地。本文通过研究气候暖化和火烧对兴安落叶松树木生长、光合、呼吸和土壤微生物的影响,以期深入了解气候变化对树木的影响。获得以下主要成果:(1)气候暖化显著影响树木的生长,并且和地点、时间存在明显的交互作用(P<0.05)。暖化处理后3个地点树干10 cm处直径(D10)和D10年均增长量均显著增大;高纬地区塔河树木在暖化处理下具有最大的D10绝对增长量和D10相对增长速率;暖化处理后期树木的D10绝对增长量和D10相对增长率均显著大于暖化前期(P<0.05)。(2)暖化处理、地点、时间以及它们的交互作用对光合能力特征值和相关因子均具有显著影响(P<0.05)。暖化处理后最大净光合速率(Pmax)显著增大,且来自低纬地区带岭的树木具有最大的Pmax,来自高纬地区塔河的树木具有最大Pmax增幅。暖化处理后松岭和塔河树木光合最适温度均显著增大(P<0.05)。光合特征参数表观光量子效率(A4QY)、最大羧化速率(Vmax)、最大电子传递速率(Jmax)和磷酸丙糖利用率(TPU)及叶肉导度(gm)均在暖化处理后显著增大,而光补偿点(LCP则显著减小(P<0.05)。AQY、Vmax、Jmax、TPU和gm和Pmax均存在显著正相关关系,而LCP则和Pmax间存在显著负相关关系(P<0.05)。Pmax对气候暖化产生驯化,4个地点具有相似的短期驯化效应,而长期驯化效应则存在一定的地点差异,低纬地区带岭和黑河树木的驯化能力强于高纬地区松岭和塔河。Pmax绝对增长量和D10的绝对增长量间、Pmax相对增长率和D10相对增长率间均存在显著的线性正相关关系(P<0.01)。(3)暖化处理后叶暗呼吸速率(Rd)和叶暗呼吸温度敏感系数(Q10)均显著降低(P<0.05),并且来自于高纬地区的塔河具有最大Rd-25(25℃下测定的Rd)和Q10,叶片氮含量和可溶性糖含量的变化是引起Rd-25和Q10暖化处理间差异和地点间差异的原因。暖化处理对Rd的影响受到树木所在地气体条件的影响。Rd对气候暖化产生驯化,来自于低纬地区的带岭树木Rd有更强的适应能力,而塔河的树木更容易受到气候变暖的影响。(4)暖化处理、地点、时间及他们的交互作用对微生物生物量和群落结构具有显著影响(P<0.05)。暖化后土壤PLFAs总量和各类群的PLFAs含量在所有测定月份和地点均显著降低(P<0.05)。在所有测定月份内,带岭土壤具有较大的PLFAs总量而松岭和塔河具有较小值。土壤PLFAs总量最小值出现在8月,最大值出现在9月。暖化后土壤细菌和丛枝菌根真菌(带岭除外)PLFAs相对丰度增大,而真菌和放线菌PLFAs相对丰度减小。土壤微生物会通过改变群落的数量和组成来适应环境的变化。土壤微生物群落在土壤冻融期间具有明显时间动态,土壤温湿度和资源有效性的改变是主要的影响因素,但影响程度因冻融阶段和微生物类群的不同而存在差异。(5)火烧强度、火后恢复时间及它们的交互作用对兴安落叶松林土壤微生物群落生物量和结构均具有显著(P<0.05)影响。随着火烧强度的增大,土壤微生物总PLFAs含量、细菌PLFAs含量及其相对丰度、真菌PLFAs含量、放线菌PLFAs含量、丛枝菌根真菌PLFAs含量及其相对丰度、细菌和真菌比值均呈减小趋势,而放线菌和真菌PLFAs含量相对丰度、革兰氏阳性细菌和阴性细菌比值均呈增大趋势。随着火后恢复时间的延长,土壤微生物总PLFAs含量,细菌、真菌和丛枝菌根真菌PLFAs含量在高火烧强度表现出增大的趋势。与对照相比,低火烧强度在部分火后恢复时间内促进了微生物的生长,而中火烧和高火烧强度则抑制了微生物的生长。不同火后恢复时间和火烧强度下的土壤养分的变化是引起土壤微生物群落生物量和结构改变的原因之一,研究火干扰对土壤微生物的影响时,应考虑火烧强度和火后恢复时间的综合作用。本研究表明,暖化处理增大了兴安落叶松叶净光合速率、光合最适温度和土壤养分含量,减小了暗呼吸速率、呼吸温度敏感系数。这些改变虽然还不能直接用于证明其促进了树木的生长,但这些改变有利于树木的快速生长,而本研究结果也显示暖化处理促进了兴安落叶松树木的径向生长。通过建立机理模型将环境、树木、土壤等数据优化整合,用于模拟预测兴安落叶松树木生长是今后需要深入研究的内容。此外,暖化处理对树木生长叶光合和呼吸、土壤养分和土壤微生物的影响均存在明显的地点和时间的差异;土壤微生物群落对不同火烧强度和火后恢复时间也具不同的响应,这将会影响土壤的养分含量,进而会影响树木的生长,以上内容在模型的构建过程中均需要考虑。