季节性冻融对川西亚高山/高山森林凋落物分解过程中微生物活性的影响

论文摘要

微生物是影响凋落物分解过程最为关键的因子之一。尽管已有的认识认为冬季低温引起微生物休眠甚至死亡,表现出相对停滞的微生物活动,凋落物分解可以忽略不计,但近年来大量的研究结果表明,受季节性雪被和冻融循环影响明显的高纬度或高海拔地区,土壤和凋落物中仍然存在微生物活性,并影响土壤有机物质和凋落物分解。同时,冬季雪被和冻融循环对凋落物质量的影响将改变下一阶段的微生物底物特性,从而调控生长季节内凋落物分解过程中的微生物活性。然而,相关研究非常有限。因此,以青藏高原东缘川西亚高山/高山分布最广和面积最大的岷江冷杉（Abies faxoniana）林、红桦（Betula albosinensi）林和粗枝云杉（Picea asperata）林为研究对象,采用凋落物分解袋法,结合同步温度动态监测,研究了不同海拔梯度上（2700m:Al,3000m:A2, 3300m:A3,3600m:A4）冬季不同关键时期（冻融期、冻结期和融冻期）和生长季节凋落物分解过程中的微生物生物量、可培养微生物数量和相关水解酶活性动态,结果表明：（1）4个森林群落的土壤温度在监测期间均表现出显著的动态变化特征,土壤经历了明显的冻融交替、冻结和融化过程。A1、A2、A3、A4两年的土壤平均温度均以8月最高,1月最低。第二次季节性冻融期持续时间在4个海拔均低于第一次季节性冻融期。第二次冻融期4个海拔的冻融循环次数基本为零,但其融冻期的冻融循环次数均高于同海拔第一次融冻期。同时,两次季节性冻融期内的4个海拔的土壤积温特征分别表现为：A4>A3>A2>A1, A1>A3>A2>A4。（2）整个研究期内,生长季节3种凋落物分解过程中的微生物生物量C （MBC）含量均显著高于非生长季节。相对于其它时期,土壤冻融期、土壤融冻期和生长季节的红桦凋落物在分解过程中MBC含量显著高于岷江冷杉和粗枝云杉凋落物,但土壤冻结期间,3种凋落物分解过程中的MBC含量没有显著差异。生长季节红桦和粗枝云杉凋落物的微生物生物量N （MBN）含量均显著高于非生长季节,同时第一年的MBN含量显著高于第二年的同期水平。整个研究期间,红桦凋落物分解过程中微生物生物量P （MBP）含量均大于其他两种凋落物分解过程中的MBP含量。第二个季节性冻融期,四个海拔的3中凋落物分解过程中MBP含量表现出相对一致的变化规律。（3）第一个季节性冻融期间,凋落物分解过程中可计数细菌群落数较多,而在第二个季节性冻融期间凋落物分解过程中可计数真菌群落数较高。三种凋落物分解过程中细菌数量在在第二个季节性冻融期间分别平均降低了：85.38%、58.82%和70.08%。而真菌数则同比分别平均增加了：670.65%、18968.20%和522.97%。（4）整个研究期间,4个海拔的红桦凋落物分解过程中的转化酶活性均显著高于岷江冷杉和粗枝云杉,而岷江冷杉和粗枝云杉凋落物分解过程中的转化酶活性无显著差异。三种凋落物分解过程中的转化酶活性的变化规律基本一致。第二次季节性冻融期内转化酶活性较第一次季节性冻融期内同期分别降低了：-296.67%～50.96%、-161.37%～50.59%和-962.53%～38.30%。第二次季节性冻融期内3种凋落物分解过程中的脲酶活性较第一次季节性冻融期内同期分别增加了：-77.81%～368.59%、-77.49%～144.58%和-66.29%～758.59%。第二次季节性冻融期内3种凋落物分解过程中的酸性磷酸酶活性较第一次季节性冻融期内同期分别增加了：-39.51%～82.89%、-43.04%～92.45%和-13.73%～92.93%。这些结果为深入认识凋落物分解的自然过程,深刻理解高寒地区生长季节与非生长季节的生态联系,深入揭示高寒地区森林生态系统物质循环与能量流动机制提供了一定的理论依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 前言
• 第一章 文献综述
• 1.1 微生物与凋落物分解
• 1.2 凋落物分解过程中影响微生物的因素
• 1.3 季节性冻融对凋落物分解的影响
• 1.4 季节性冻融对凋落物分解过程中微生物的影响
• 1.6 研究目的和意义
• 第二章 研究材料与方法
• 2.1 研究区域概况
• 2.1.1 地理位置与气候特点
• 2.1.3 植被与土壤
• 2.2 研究方法
• 2.2.1 1样地描述
• 2.2.2 实验设计与分析样品采集
• 2.2.3 实验方法
• 2.2.4 计算与统计分析
• 第三章 结果与分析
• 3.1 土壤温度动态
• 3.2 微生物生物量
• 3.2.1 微生物生物量碳（MBC）
• 3.2.2 微生物生物量氮（MBN）
• 3.2.3 微生物生物量磷（MBP）
• 3.3 可培养微生物数量
• 3.4 酶活性
• 3.4.1 转化酶活性
• 3.4.2 脲酶活性
• 3.4.3 酸性磷酸酶活性
• 第四章 讨论与结论
• 4.1 季节性冻融对凋落物分解过程中的微生物生物量的影响
• 4.1.1 季节性冻融对凋落物分解过程中的微生物生物量碳（MBC）的影响
• 4.1.2 季节性冻融对凋落物分解过程中的微生物生物量氮（MBN）的影响
• 4.1.3 季节性冻融对凋落物分解过程中的微生物生物量磷（MBP）的影响
• 4.2 季节性冻融对凋落物分解过程中的可培养微生物数量的影响
• 4.3 季节性冻融对凋落物分解过程中的土壤酶活性的影响
• 4.4 综合结论
• 参考文献
• 在学期间发表论文
• 致谢