川西高山-亞高山森林土壤氮動態(tài)特征：海拔與雪被效應(yīng).pdf

1、川西高山/亞高山森林群落地處高山峽谷，不同海拔森林群落土壤氮動態(tài)可能有所不同;其次，高山/亞高山森林是全球氣候變化的敏感地帶，未來氣候變化導(dǎo)致的季節(jié)性雪被變化可能對土壤氮轉(zhuǎn)化過程產(chǎn)生深刻影響，但至今仍缺乏相應(yīng)的關(guān)注。鑒于此，本研究設(shè)置兩個試驗:(1)選取坡向、坡度相近的3個海拔森林群落作為研究樣地(A1:3600 m; A2:3300 m; A3:3000 m)，動態(tài)采集各海拔樣地土壤樣品（非生長季及生長季初、中和末期），測定土壤氮組分

2、庫及凈氮轉(zhuǎn)化速率;(2)根據(jù)林冠調(diào)查和往年雪被監(jiān)測，在3000m林地選取3類雪被斑塊，即厚雪被斑塊(deep snowpack，DS)、中厚度雪被斑塊(middle snowpack，MS)和淺雪被斑塊(shallow snowpack，SS)，測定土壤氮動態(tài)對雪被厚度變化的響應(yīng);主要研究結(jié)果如下:
　　1)不同海拔森林土壤活性氮庫存在明顯的季節(jié)變化，但不同形態(tài)土壤活性氮庫的季節(jié)動態(tài)特征有一定差異。4個采樣時期（非生長季與生長季初

3、期、中期及末期）各海拔土壤硝態(tài)氮濃度(8.38～89.60 mg kg-1)都顯著高于銨態(tài)氮濃度(0.44～8.43 mg kg-1)。除硝態(tài)氮外，不同海拔間土壤銨態(tài)氮、微生物生物量氮和可溶性有機氮濃度差異極顯著，海拔對它們的影響與季節(jié)動態(tài)有關(guān)。
　　2)土壤凈氨化速率、凈硝化速率、凈氮礦化速率及凈氮固持速率都存在明顯季節(jié)動態(tài)。在非生長季，凈硝化速率、凈氮礦化速率和凈氮固持速率都為正值，而凈氨化速率極低且為負(fù)值。各時期土壤氮礦化過

4、程以土壤硝化作用為主，且土壤凈硝化速率與凈氮礦化速率季節(jié)動態(tài)趨勢一致。土壤凈氮礦化速率在生長季初期為全年最低谷，在生長季中期又達(dá)全年最高峰，不同海拔之間土壤凈氨化速率差異顯著(P＜0.05）。3000m森林土壤凈硝化速率和凈氮礦化速率低于其它兩個海拔，但差異未達(dá)到顯著水平。非生長季氮素固持作用相對較強，但各時期土壤凈氮固持速率總體不高(-0.017～0.092 mg kg-1 d-1)。
　　3)樣地冬季平均空氣溫度為-2.60℃

5、。隨著大氣溫度季節(jié)動態(tài)，冬季土壤溫度也呈現(xiàn)類似的動態(tài)變化，但土壤溫度變化略滯后空氣溫度變化。土壤溫度在一定程度上隨著雪被厚度的增加而升高，SS雪被斑塊日均土溫波動最大，MS雪被斑塊次之，而DS雪被斑塊土壤溫度相對穩(wěn)定。整個冬季平均土溫分別為DS(-0.57℃)＞MS(-0.65℃)＞SS(-0.82℃)。冬季土壤活性氮庫存在明顯的動態(tài)變化。各形態(tài)土壤氮庫都以雪被融化期最高。經(jīng)整個冬季，土壤銨態(tài)氮含量提高了6.82～10.35倍，土壤硝態(tài)

6、氮含量增長了79.17％～137.87％，土壤可溶性有機氮和微生物生物量氮含量隨雪被進程遞增，而雪被厚度對各土壤氮組分總體影響不大。
　　4)不同雪被斑塊下，冬季土壤凈氮硝化速率明顯大于凈氨化速率，且決定著凈氮礦化速率。土壤凈氨化速率、凈硝化速率和凈氮礦化速率均隨雪被厚度的減少而升高;川西亞高山冷杉林冬季土壤銨態(tài)氮、硝態(tài)氮及可溶性有機氮的淋溶量分別為0.07 g m-2，0.58 g m-2，0.42 g m-2，分別占冬季土壤氮

7、素淋溶量的6.88％，53.62％和39.50％; MS雪被土壤氮淋溶量最大，但總體上不同厚度雪被間差異不顯著。
　　綜上所述，該區(qū)土壤凈氮礦化以硝化為主，且氮礦化過程不受海拔梯度的影響。冬季土壤氮礦化明顯，早春高的土壤無機氮濃度為植物生長提供基礎(chǔ)養(yǎng)分;此外，冬季較強的凈氮固持速率體現(xiàn)了森林生態(tài)系統(tǒng)對土壤氮素的一種保護機制。未來氣候變化所引發(fā)季節(jié)性雪被減少可能會降低該林區(qū)冬季土壤溫度，增加土壤凍融循環(huán)，進而提高冬季土壤凈氮礦化速率