冻融作用对青藏高原高寒草地土壤氮过程的影响

气候变暖将改变高寒地区的积雪厚度和融化格局，进而影响土壤的冻融过程。气候变暖背景下，土壤冻融过程的变化及其对生态系统的影响引起了学者的极大兴趣。然而关于冻融作用对青藏高原高寒草地生态系统氮过程影响方面的研究还未受到广泛的关注。本研究按照统一的研究方法对采集到的高寒沼泽草甸、高寒草甸和高寒草原土壤进行室内冻融模拟实验，通过控制冻融过程中的冻结强度、冻融频率和冻融过程中土壤水分含量定量分析冻融作用对青藏高原高寒草地生态系统土壤氮矿化的影响机制，并在此基础上阐明高寒沼泽草甸、高寒草甸和高寒草原土壤氮素矿化对冻融过程响应的差异，为青藏高原高寒草地土壤氮循环过程模型的开发提供重要的理论支撑和相应参数。

气候变暖背景下，土壤冻融过程的变化及其对生态系统的影响受到了广泛的关注。气候变暖将改变青藏高原的冻融格局，势必对高寒草地生态系统土壤过程产生深刻的影响，然而关于冻融作用对青藏高原高寒草地生态系统氮过程影响方面的研究还未受到广泛的关注。本研究通过控制冻融过程中的冻结强度、冻融频率和冻融过程中土壤水分含量探讨了冻融作用对青藏高原高寒草地生态系统土壤氮矿化的影响机制。研究结果将有助于理解青藏高原高寒草地生态系统非生长季时期的土壤生态过程，为建立包括冻融过程的氮素生态地球化学模型提供参数。本研究的主要结果如下：. 冻结强度的变化对高寒草地生态系统土壤氮组分含量具有显著的影响。尽管，不同冻结温度之间各氮组分的含量变化存在差异，随着冻结强度的增加高寒草地土壤微生物生物量氮显著降低，可溶性氮(可溶性有机氮、铵态氮和硝态氮)含量显著增加却具有普遍性。冻结温度为-7℃时高寒草地生态系统土壤微生物生物量氮，可溶性氮含量与冻结温度-10℃相应的氮组分含量之间不存在显著性差异。由此，推测青藏高原高寒草地土壤各氮组分的变化对于冻结温度可能存在响应阈值。. 不同冻融频率导致可溶性氮组分增加的幅度不同，1次冻融循环导致各氮组分增加占其增加总量的幅度最大，随着冻融频率的增加，冻融导致各氮组分增加占其增加总量的幅度降低。可溶性氮组分1次冻融增加量占其总增加量的比例大于56%，其中高寒草甸土壤N-NH4+ 含量的1次冻融增加量占总增加量的比例最大，大于87%。由此，推测高寒草地土壤对冻融响应敏感的各组分氮库是受限的。1次冻融循环后各氮库对冻融敏感的部分随即释放，因此各组分氮含量1次冻融循环后的增加量最大，随着冻融频率的增加，对冻融响应敏感的各组分氮库逐渐减小，由此造成随着冻融频率的增加冻融导致的各组分氮含量的增加幅度降低。. 与冻融处理前相比，当土壤水分含量为20%和30%时冻融过程显著增加了土壤可溶性有机氮、铵态氮和硝态氮含量，微生物生物量氮则显著降低。不同水分处理之间各氮组分之间的含量差异不显著。冻融过程导致30%的水分含量各可溶性氮组分含量大于20%时相应的含量，但不同水分处理之间各氮组分的含量差异不显著。由此推测冻融过程中土壤体积胀缩将破坏土壤团聚结构，增加土壤中可溶性有机氮的含量，并且随着水分含量的升高，破坏性增强，释放出更多的可溶性氮。