川西亚高山森林林窗不同时期土壤转化酶和脲酶活性的特征

为了解川西亚高山森林林窗对不同时期土壤生态过程的影响,于2012年6月—2013年5月期间,根据温度动态过程,对比研究了生长季节(土壤完全融化期、生长季节前期和生长季节后期)与非生长季节(冻结初期、深冻期和融化期)川西亚高山粗枝云杉(Picea asperata)人工林林窗中心、林缘和林下土壤有机层和矿质土壤层转化酶和脲酶活性变化过程。结果表明:林窗不同区域中,土壤有机层转化酶活性均高于矿质土壤层;在生长季节,土壤有机层和矿质土转化酶活性表现为:林窗中心林下林缘,而脲酶活性表现为:林窗中心林缘林下。冻结初期和深冻期林窗中心土壤转化酶活性均高于林缘和林下,而在融化期林下转化酶活性高于林窗中心和林缘;冻结初期和融化期林下土壤脲酶活性显著高于林窗中心和林缘,而在深冻期林窗不同区域土壤脲酶活性没有显著差异。林窗不同区域在不同时期对土壤转化酶和脲酶活性的响应有着深刻影响。     

亚高山/高山森林土壤有机层氨氧化细菌和氨氧化古菌丰度特征

为了解季节性冻融作用对川西亚高山/高山地区土壤氨氧化微生物群落的影响,采用qPCR技术,以氨单加氧酶基因的α亚基(amoA)为标记,在生长阶段、冻结阶段、融化阶段中的9个关键时期调查了该地区不同森林群落：岷江冷杉(Abies faxoniana)原始林(PF)、岷江冷杉(A. faxoniana)和红桦(Betula albosinensis)混交林(MF)、岷江冷杉次生林(SF)土壤有机层的氨氧化细菌(ammonia-oxidizing bacteria, AOB)和氨氧化古菌(ammonia-oxidizing archaea, AOA)丰度的特征。结果表明,三个森林群落土壤有机层中都具有相当数量的氨氧化细菌和古菌,均表现出从生长阶段至冻结阶段显著降低,在冻结阶段最低,但冻结阶段后显著增加,在融化阶段为全年最高的趋势。土壤氨氧化微生物类群结构(AOA/AOB)受负积温影响明显。冻结后期三个森林群落土壤负积温最大时,AOA数量明显高于AOB,但其他关键时期土壤氨氧化微生物类群结构与群落类型密切相关。高海拔的PF群落土壤有机层表现为AOA>AOB(冻结初期除外),低海拔的SF群落中表现为AOB>AOA(冻结后期除外),而MF群落则仅在融冻期和生长季节末期表现为AOB>AOA。这些结果为认识亚高山/高山森林及其相似区域的生态过程提供了一定的科学依据。     

土壤养分库对缺苞箭竹叶片养分元素再分配的影响

研究了王朗自然保护区3个密度的缺苞箭竹群落的土壤养分库和叶片养分元素再分配能力的相互关系。结果表明,不同密度箭竹群落的土壤N、K贮量没有显著差异,土壤P贮量随着密度增加而显著减少（P〈0．01）,土壤Ca和Mg贮量则随着密度增加而增加。不同密度的箭竹叶片N和K的再分配能力没有显著差异,叶片P的再分配能力随着密度的增加而显著增加,Ca和Mg随着箭竹密度的增加在凋落叶中有显著积累的趋势。这表明,基于密度的箭竹叶片养分元素再分配能力与土壤养分库的大小密切相关,可能的机理过程是不同密度的箭竹在生长发育过程中改变了土壤养分库的大小,土壤养分库通过反馈机制导致箭竹叶片养分元素再分配能力的变化,体现了土壤与植被之间的互动关系。综合分析表明,P可能是限制缺苞箭竹生长发育的重要因子。     

岷江干旱河谷-山地森林交错带震后生态恢复的关键科学技术问题

作为典型的生态过渡区,岷江干旱河谷-山地森林交错带不仅是藏羌居民生活的重要区域,而且在抑制干旱河谷上延和延伸亚高山森林生态系统的功能等方面具有十分重要的作用。但这种脆弱生态系统极易受到人类活动干扰和自然灾害的损害,使其成为“5．12”汶川大地震中受损程度较高、灾后生态恢复与重建的重点区域之一。基于岷江干旱河谷-山地森林交错带受汶川大地震破坏的特点以及该区的生态重要性和本身的脆弱性,损毁生态系统的快速评估与生态重建规划、生产与生态双赢共建关键技术、震后残存植被保育、水源涵养地植被保护与恢复、震毁植被恢复与重建、耕地生产恢复与重建、边坡综合治理、低效薪炭林改良以及居民聚居点风景林营造等被认为是震后生态恢复的关键科学技术问题。震毁生态系统的生态恢复过程监测与评估、干旱河谷-山地森林交错带生态系统的脆弱性机制及生态学过程、震后生态系统对变化环境的响应与适应机制等可能是未来的重点研究领域。     

川西亚高山不同海拔森林土壤活性氮库及净氮矿化的季节动态

研究了川西理县毕棚沟不同海拔梯度(3600 m、3300 m和3000 m)森林群落土壤活性氮库及土壤净氮矿化速率的季节动态.结果表明: 研究区森林土壤活性氮库(铵态氮、硝态氮、微生物生物量氮和可溶性有机氮)及净氮矿化速率存在明显的季节变化,但不同形态土壤活性氮库的季节动态有一定差异.4个采样时期(非生长季与生长季初期、中期及末期)各海拔土壤硝态氮浓度(8.38～89.60 mg·kg^-1)均显著高于铵态氮浓度(0.44～8.43 mg·kg^-1).生长季初期各海拔梯度的土壤净氮矿化速率均表现为负值(-0.77～-0.56 mg·kg^-1·d^-1),而非生长季、生长季中期和末期均为正值.除硝态氮外,不同海拔的土壤铵态氮、微生物生物量氮和可溶性有机氮浓度的差异极显著,海拔对它们的影响与季节变化有关.该区土壤净氮矿化以硝化为主,且氮矿化过程不受海拔梯度的影响.冬季土壤净氮矿化明显(0.42～099 mg·kg^-1·d^-1),早春高的土壤无机氮可能为植物生长提供基础养分,也可能通过淋溶方式从系统中丢失.     

高寒森林溪流对凋落叶分解过程中木质素降解的影响

溪流广泛分布于高寒森林地表, 凋落于其中的林木凋落物的分解是整个森林生态系统物质循环的重要环节, 水体流动过程中的冲刷和淋洗作用及其他独特的环境条件可能显著影响凋落物中木质素的降解。该研究采用凋落袋法对比研究了岷江上游高寒森林4种典型且初始质量差异显著的凋落叶, 即康定柳(Salix paraplesia)、高山杜鹃(Rhododendron lapponicum)、方枝柏(Sabina saltuaria)和四川红杉(Larix mastersiana), 在不同生境(林下、溪流和河岸带)下分解过程中木质素残留质量和浓度(质量百分率)的动态变化特征。经过两年的分解, 发现溪流显著促进了凋落叶中木质素的降解; 同一物种凋落叶在不同生境下木质素残留质量差异显著(p < 0.05), 整体表现为溪流<河岸带<林下; 在凋落叶分解的初期木质素有明显的降解, 其浓度表现为先降低后升高, 但不同物种之间存在显著(p < 0.05)的差异; 在整个分解过程中, 木质素残留质量总体呈现出了降低的趋势。此外, 生境类型、分解时期和区域性环境因子(温度、pH值和营养元素的有效性)能显著影响木质素的降解率。这些结果表明, 传统上认为木质素在凋落叶分解初期相对稳定的观点可能并不准确, 其浓度很可能是先下降后升高, 这也与有关木质素动态的最新研究结果相一致。另一方面, 在不同分解时期和不同生境下, 凋落叶木质素降解率表现出了显著差异, 表明区域性环境因子在凋落叶分解和木质素降解过程中具有重要的作用。     

雪被斑块对川西高山森林凋落叶N和P释放的影响

采用凋落物网袋法,研究冬季不同关键时期雪被斑块对川西高山森林6种代表性树种凋落物分解过程中N和P释放的影响.结果表明: 整个雪被覆盖季节凋落物N表现为富集,P表现为释放,且雪被融化期P释放速率最大.厚型和中型雪被斑块下凋落物P释放速率大于薄型和无雪被斑块,而薄型和无雪被斑块下凋落物的N释放速率明显较高.6种凋落物N释放率和释放速率与日均温呈显著负相关;除岷江冷杉外,其他树种凋落物P释放率和释放速率与日均温表现为正相关.气候变暖情景下冬季雪被覆盖的减小将促进高山森林冬季凋落物分解过程中N释放,抑制P释放.     

青藏高原东缘高山森林-苔原交错带土壤微生物生物量碳、氮和可培养微生物数量的季节动态

为了了解青藏高原东缘高山森林-苔原交错带土壤微生物的特征和季节变化, 研究了米亚罗鹧鸪山原始针叶林、林线、树线、密灌丛、疏灌丛和高山草甸土壤微生物生物量碳(MBC)、氮(MBN)和可培养微生物数量的季节动态。结果表明, 植被类型和季节动态对MBC、MBN和微生物数量都有显著影响。不同时期的微生物在各植被类型间分布有差异, 植物生长季初期和生长季中期, 树线以上群落的MBC高于树线下的群落, 而到生长季末期恰恰相反, 暗针叶林、林线和树线的MBC显著升高, 各植被之间MBC的差异减小; 微生物数量基本上也是以树线为界, 树线以下群落土壤微生物数量显著低于树线以上群落, 其中密灌丛的细菌数量最高; 可培养微生物数量为生长季末期>生长季初期>生长季中期。生长季末期真菌数量显著增加, 且MBC/MBN最高。统计分析表明, MBN与细菌、真菌、放线菌数量存在显著的相关关系, 而MBC仅与真菌数量存在显著相关关系( p < 0.05)。植物生长季末期大量的凋落物输入和雪被覆盖可能是微生物季节变异的外在因素, 而土壤微生物和高山植物对有效氮的竞争可能是微生物季节变异的内在因素。植物生长季初期对氮的吸收和土壤微生物在植物生长季末期对氮的固定加强了高山生态系统对氮的利用。气候变暖可能会延长高山植物的生长季, 增加高山土壤微生物生物量, 加速土壤有机质的分解, 进而改变高山土壤碳的固存速率。     

密度对缺苞箭竹凋落物生物元素动态及其潜在转移能力的影响

研究了一个生长季节内,缺苞箭竹(Fargesia denudata)-紫果云杉(Picea purpurea)原始林下不同密度缺苞箭竹凋落物及其生物元素含量的动态,比较了凋落物与新鲜叶中生物元素含量的差异,探讨了生物元素在缺苞箭竹体内的潜在内转移能力。研究结果表明:在生长季节内,缺苞箭竹凋落物量随着缺苞箭竹密度增加而增大。凋落物中C、N、P、K含量随着缺苞箭竹密度增加而减小,但Ca、Mg含量随着缺苞箭竹密度增加而增大。凋落物和新鲜叶中的C含量无显著差异,且二者均无明显的季节变化规律;凋落物的N、P、K含量表现为在5、6、7月依次升高,7月以后逐渐下降的格局,且凋落物中的含量明显低于新鲜叶;凋落叶的Ca含量明显高于新鲜叶,但无明显的季节变化规律;凋落叶的Mg含量在缺苞箭竹指数生长期最低,而新鲜叶中Mg含量在缺苞箭竹指数生长期最高。缺苞箭竹密度对生物元素的动态变化规律无显著影响。内转移率表现为K>N>P,且P的内转移率随着缺苞箭竹密度的增加而升高,但缺苞箭竹密度对K、N的内转移能力影响较小;C在缺苞箭竹植株体内的内转移现象不明显;Ca在凋落物中的积累率随缺苞箭竹密度增加而增大;Mg元素的积累率随着缺苞箭竹密度增加越来越高,而内转移率越来越低。     

萘对川西亚高山森林土壤微生物量、丰度和磷脂脂肪酸的影响

萘作为土壤动物化学抑制剂已在土壤动物生态功能的研究中广泛使用,但其非目标效应使其应用仍存在很大的不确定性。为了解在亚高山森林土壤应用萘抑制土壤动物群落的非目标效应,以川西亚高山森林土壤为研究对象,采用微缩实验研究了土壤微生物生物量、丰度和磷脂脂肪酸对萘胁迫的短期响应。结果表明,萘处理和对照的土壤微生物生物量碳(MBC)、真菌丰度以及细菌、真菌、革兰氏阳性菌(G~+)和革兰氏阴性菌(G~-)PLFAs含量在整个培养期间表现为降低的变化趋势,二者的土壤微生物生物量碳和G~+PLFAs含量以培养52d最低,细菌、真菌和G~-PLFAs含量以培养的45d最低。萘处理和对照的微生物生物量氮(MBN)含量表现出先升高后降低的动态,微生物生物量碳氮比(MBC/MBN)则表现为相反趋势。对照的真菌/细菌PLFAs比值呈现先升高后降低的动态,以培养的17d最高,但萘处理的真菌/细菌PLFAs比值无明显变化规律;萘处理的G~+/G~-PLFAs比值表现为降低的变化趋势,对照的G~+/G~-PLFAs比值表现为先降低后升高的趋势。萘处理仅显著影响了G~+/G~-PLFAs比值,但萘处理和采样时间的交互作用显著影响MBC/MBN、细菌丰度、真菌/细菌丰度比以及细菌、真菌的PLFAs含量、真菌/细菌PLFAs比值、G~+/G~-PLFAs比值。萘作为土壤动物抑制剂对川西亚高山森林土壤微生物群落的非目标效应具有时间变异性。