气候变化改变了青藏高原降水和温度，并影响非生长季土壤冻融格局。本研究采用冻融模拟试验，探究了祁连山岛状冻土区高寒草甸活动层（0～20 cm）土壤在长期昼夜冻融交替（149次）过程中土壤氮库对融化温度（5℃,10℃,20℃）和含水量（15%,30%,45%）的响应。结果表明：昼夜冻融过程中土壤有效氮大量释放期长达50天，以溶解性有机氮（Dissolved organic nitrogen, DON）、铵态氮（NH+4）累积为主。微生物量氮（Microbial biomass nitrogen, MBN）通过氮固持增加，发挥土壤有效氮“缓存库”作用；土壤含水量增加有利于冻融过程中DON和MBN积累，但含水量对NH+4累积存在阈值效应；融化温度对水分饱和土壤氮组分含量影响差异不显著，而干燥和湿度适中土壤DON,NH+4及硝态氮净累积量对低温融化响应较高温条件更敏感。气候变化驱动下冻融过程中温度和水分耦合效应对冻土区氮转化影响机制值得深入探讨。
土壤碳氮转化过程是维持土壤肥力、生态系统稳定的基础。土壤碳氮转化过程由微生物驱动，并受多种环境因子影响，具有空间变异的特性。随海拔升高，气候、植被、土壤性质等环境因子发生改变，可能导致土壤碳氮转化功能及其相关微生物的空间分异。长白山是地球上为数不多保存完整的自然生态系统之一，植被类型随海拔分异明显。本申请项目拟采集长白山不同海拔下的土壤样品，采用高通量测序、基因芯片、稳定性同位素核酸探针等技术，研究不同海拔下土壤碳氮转化相关微生物的群落特征及其与碳氮转化的关联；结合气候环境因子，利用生物信息分析来阐明土壤碳氮转化微生物的垂直分布规律及其驱动机制。结果将有助于加深对土壤微生物垂直分布与碳氮循环关联机制的理解，并可为长白山生态系统的综合管理提供科学依据。
2014-01