高寒森林土壤有机层是植被与土壤之间进行物质循环和能量转换的最为活跃的生态界面之一,但土壤有机层的生化特性又受到水热动态、凋落物质量和气候变化的调节,从而影响生物元素循环和养分的有效性。本项目以青藏高原东缘高寒森林为研究对象,利用自动微气候监测系统监测土壤水热动态,通过动态采样分析的方法研究土壤有机层的微生物数量、生物量和酶活性动态,采用外源C、N处理改变凋落物质量的方法来研究凋落物质量对土壤有机层生化特性的影响,采用控制实验的方法研究土壤有机层生化特性对升高二氧化碳浓度和温度及其交互作用的响应,从而揭示森林土壤有机层生化特性与养分有效性、水热动态和凋落物质量的关系,探讨升高二氧化碳浓度和温度及其交互作用对土壤有机层生化特性和养分有效性的影响,以期能理解未来气候变化条件下高寒森林土壤生态系统的生物元素循环和养分有效性特征,从而为提高高寒森林生态系统的经营和管理水平提供科学对策。
作为高寒森林生态系统极具特征的组成部分,土壤有机层(OL)是森林生态系统物质循环和能量转换的最为活跃的生态界面之一,其生化特性对气候变化的响应可能比矿质土壤层(MS)更敏感,但已有的研究更关注MS,有关OL的生化特性及其对气候变化的响应鲜见报道。因此,本项目基于5个假说,采用控制环境生长室实验和外源C、N控制实验等相结合研究方法,研究了青藏高原东缘高寒森林OL生化特性及其对气候变化的响应。主要研究内容包括(1)OL和MS的微生物数量、生物量和酶活性动态;(2) OL和MS的微生物数量、生物量和酶活性对外源C、N输入的响应差异;(3) OL和MS的微生物数量、生物量和酶活性对大气CO2浓度增加、温度升高及其交互作用的响应差异。研究结果表明,OL的有机碳库在高寒森林生态系统中具有重要地位;与MS相比,OL的微生物数量、生物量和酶活性的季节变化幅度相对较大;OL的微生物数量、生物量和酶活性对C、N输入以及温度升高的响应更敏感;大气CO2浓度升高对OL和MS的生化特性没有显著的影响。发表论文21篇,其中SCI 6篇,重要核心期刊14篇,会议论文1篇,出版专著2部。培养硕士生8名。