高山森林林隙对土壤有机层微生物生物量动态的影响

发布时间：2020-05-28 00:09

【摘要】：森林土壤有机层(Soil organic layer, OL)是指森林中累积于土壤表面未分解到完全分解的有机残余物质层面,包括新鲜凋落物层(Freshly litter layer, LL),半分解层(Fragmented litter layer, FL)和分解层(或称腐殖质层,Humified litter layer,HL),是森林生态系统中对环境变化最敏感的生态界面。这意味着森林林冠对降水和光照的再分配形成的环境梯度可能对土壤有机层微生物生物量动态产生显著影响,从而影响森林地表凋落物分解动态,但迄今缺乏相应的研究。不同分解程度的红桦(Betula albo-sinensis)、四川红杉(Larix mastersiana)、方枝柏(Sabina saltuaria)和岷江冷杉(Abies faxoniana)凋落物是高山森林土壤有机层的基础组成部分。因此,2010-2012期间,采用凋落物分解袋法和定位采样分析的研究方法,研究了高山森林非生长季节(雪被形成前的冻结前期、雪被完全覆盖的冻结期、雪被消失的融化期)与生长季节(生长季节前期和生长季节后期)林隙对土壤有机层新鲜凋落物层、半分解凋落物层和分解层微生物生物量动态的影响,以期为深入了解高山森林林隙对土壤有机层碳、氮、磷等过程的作用机制以及高山森林生态系统过程提供科学依据。研究结果表明： (1).非生长季节高山森林林冠对降雪的再分配使林隙内外形成了明显的雪被厚度梯度,同时也形成了影响冬季土壤有机层微生物生物量的环境条件。在生长季节,林冠对降雨和光照的再分配使林隙内外形成了差异明显的水热环境条件,从而影响生长季节内的土壤有机层微生物生物量动态。非生长季节雪被厚度随林隙郁闭度的增大而降低,雪被覆盖下温度相对稳定；而生长季节温度随郁闭度的增加而降低,且对空气温度变化的变化具有延迟性。这说明林隙对林下微环境具有显著的保护作用,能减缓外界对其影响性。 (2).林隙显著影响微生物生物量动态变化规律。非生长季节,微生物生物量整体上随雪被的增加而增大；生长季节,微生物生物量随温度的的升高而降低,随湿度的增加而增大。新鲜凋落物层微生物生物量在非生长季节随温度的降低而降低,完全分解层则有随温度降低而升高的趋势,半分解层介于二者之间。然而,生长季节新鲜凋落物层随温度的升高而降低,完全分解层则随温度的升高表现出升高的趋势；3个层次的稳定性依次表现为新鲜凋落物层半分解层完全分解层。这说明凋落物层从上到下微环境越来越稳定。 (3).林隙对4种新鲜凋落物分解过程中微生物生物量碳、氮、磷动态具有显著影响,但其作用方式有所不同。在非生长季节,土壤有机层的微生物生物量碳、氮、磷均随林隙的增大而增大,生长季节则表现出随林隙的增大而减小的趋势。不同物种之间存在较大的差异性,微生物生物量碳表现为四川红杉红桦岷江冷杉方枝柏；微生物生物量氮表现为红桦四川红杉方枝柏岷江冷杉；微生物生物量磷表现为红桦四川红杉岷江冷杉方枝柏。整体而言,阔叶凋落物分解过程中微生物生物量均大于针叶凋落物。 (4).林隙对半分解层分解过程中微生物生物量碳、氮、磷动态具有不同程度的影响。非生长季节微生物生物量随林隙的增大而降低,生长季节随林隙的增大而表现为先增大后降低的趋势。微生物生物量碳全年处于相对稳定的一个状态,生长季节微生物生物量磷明显高于非生长季节,微生物生物量氮介于二者之间。整体而言,半分解层微生物生物量相对稳定。 (5).林隙对分解层微生物生物量碳、氮、磷动态具有一定程度的影响。总体而言,非生长季节随雪被的增加而有增大的趋势,生长季节随林隙的增加而降低。其微生物生物量波动性表现为微生物生物量磷微生物生物量氮微生物生物量碳。分解层处于有机层最下端,但仍然受雪被影响显著,表现在冻结期微生物生物量明显增大的趋势。综上所述,高山森林林隙对土壤有机层不同层次微生物生物量具有显著影响,生长季节微生物生物量显著高于非生长季节,温度是影响有机质分解的重要影响因子之一。林隙对土壤有机层微生物生物量的影响主要是通过影响微生物生存空间的微环境,从而影响其活动空间,调节整个有机层微生物过程。在当前全球气候变暖下,高山森林对气候的响应非常敏感,导致其作用下微环境也会相应发生改变,同时作用于整个有机层,这为更加清晰地认识高寒生态系统有机层对气候变化的响应提供了一定的科学依据。
【学位授予单位】：四川农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：S714

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