季节性冻融对亚高山森林细根分解及其微生物活性的影响

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1、四川农业大学硕士学位论文摘要季节性冻融是全球中高纬度和高海拔地区普遍存在的自然现象，必然对区域生态系统过程产生显著的影响。同时，细根分解在森林生态系统的物质循环和能量流动中具有十分重要的和不可替代的作用和地位，并受到生物因素和非生物因素的综合调控。但迄今为止，已有的大多数细根分解实验的温度范围为3~25℃，有关季节性冻融对森林细根分解及其分解过程中的微生物活性的影响的研究还未见报道，这可能忽视全球中高纬度和高海拔地区最为重要的森林生态系统过程。因此，本项研究以川西亚高山地区分布范围最广和面积最大的冷杉(AbiesfaxonianaRehder&E．H．Wilson)和白桦

2、(BetulaplatyphyllaSukaezev)为研究对象，通过季节性冻融对照实验和室内分析相结合的研究方法，初步研究了川西亚高山冷杉和白桦细根一个季节性冻融期间和生长季节内的干物质损失和元素释放率以及细根分解过程中的微生物数量和酶活性动态，初步探讨了季节性冻融对细根分解的影响，以期为深入揭示亚高山森林生态系统过程提供科学依据。．(1)季节性冻融期间，冷杉细根的失重率为20．48％(0--,lmm)、16．50％0-2mm)，白桦细根的失重率分别为14．5％(O～lmm)和17．47％(1-2mm)。在一个生长季节内，经过冻融处理的冷杉细根的失重率为22．76％(0

3、--,lmm)和23．19％(1-2mm)，低于未经冻融处理的冷杉细根失重率。冻融处理的白桦细根失重率为25．91％(O～lmm)和21．30％(1-2ram)，而未经冻融处理的白桦细根失重率为22．44％(0--lmm)和23．60％(1～2mm)。这表明，季节性冻融对川西亚高山森林细根分解产生了显著的影响。(2)季节性冻融对亚高山森林细根的生物元素释放具有显著的影响。季节性冻融期间，0-一lmm的冷杉细根的C、N、P和K的释放率分别为27．30％、5．61％、14．36％和42．73％，l～2mm细根的释放率分别为21．94％、30．53％、25．40％和38．98％

4、。O---lmm的白桦细根的C、N、P和K的释放率分别为20．54％、36．03％、20．77％和38．88％，l～2mm的白桦细根分别为21．88％、7．78％、22．21％和36．42％。结合细根生物量可以推算出，一个季节性冻融期间，0～lmm冷杉细根释放到土壤的N、P和K分别为0．416k·hm’2、0．196kg·hm-2和3．656kg·hm-2，l-2mm冷杉细根分别为O．890kg·hm-2、O．130蚝·hIn．2和1．270kg·llnl-2；0～lmm白桦细根分别为1．81kg·hm-2、0．074kg·hm-2a释l1．31蚝·11lIl。2，l～2

5、mm白桦细根分别为0．11kg·hm-2、0．031kg·hm-2和0．58kg·lHn。2。这意味着，季节性冻融期间，细根释放到土壤的养分对于春季的植物生长具有重要意义。四川农业大学硕士学位论文(3)经过季节性冻融的O--,lmm的冷杉细根在一个生长季节内的C、N、P和K释放率分别为42．540／,、21．97％、52．59％和55．57％，1-2mm的冷杉细根为44．46％、．14．90％、47．49％和63．72％；经过季节性冻融的O--,Imm的白桦细根在一个生长季节内的C、N、P和K释放率分别为42．24％、21．22％、52．06％和68．75％，l～2mm的

6、白桦细根为38．15％、14．02％、42．75％和62．69％，低于对照细根在生长季节内的生物元素释放率。这主要是季节性冻融改变了细根的质量，从而影响细根分解过程中的生物元素释放。(4)经过季节性冻融处理的冷杉和白桦细根在生长季节内的细菌、真菌和放线菌均高于未经季节性冻融处理的冷杉和白桦细根。这表明，季节性冻融对亚高山细根分解过程中的微生物数量产生了显著影响。相似地，季节性冻融处理的冷杉细根在生长季节内具有较高的纤维素酶和多酚氧化酶活性，而过氧化物酶活性因细根径级而异。同样，季节性冻融也提高了生长季节内白桦细根的纤维素酶活性，而多酚氧化酶和过氧化物酶活性则因细根径级而异

7、。这表明，季节性冻融对细根分解的生化过程有不同程度的影响。(5)冷杉林和自桦林中没有凋落物输入的土壤有机碳含量比没有细根和凋落物输入的土壤有机碳含量分别高39．493g'kg"1，14．912g'kg"1。冷杉细根周转对土壤有机碳库的贡献为564．7559·m?，白桦细根为195．337g．ma。关键词：季节性冻融；亚高山；森林细根；细根分解；微生物活性II四川农业大学硕士学位论文AbstractSeasonalfreezingandthawingeventisacommonnaturalphenomenoninthemidd