青藏高原东缘森林土壤有机质积累及其对关键环境因子变化的响应

土壤有机质(SOM)是土壤的重要组成部分，它在维持阳离子交换能力、持水能力、土壤结构和功能等方面发挥着重要作用，但其结构、功能、周转动态过程未能完全认识清楚，严重制约着土壤有机质周转计算机模型的构建和研究，影响了森林生态系统物质循环的研究。.基于土壤有机质的研究对土壤质量评价、植物更替调控以及环境演变的研究具有重要的意义，本项目通过野外调查、控制试验与室内研究相结合，利用核磁共振、δ13C和δ15N 天然同位素示踪等技术研究青藏高原东缘高寒森林土壤有机质积累及其对关键环境因子变化的响应，尝试逐步弄清青藏高原东缘森林土壤有机质的结构和转化过程，揭示高寒森林土壤有机质的性质及功能，为精确评价区域生态系统碳收支、土壤碳库存提供基础数据和理论基础，进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。

利用核磁共振、δ13C和δ15N 稳定同位素自然丰度法研究了青藏高原东缘高寒森林土壤有机质积累及其对关键环境因子变化的响应，得出了以下重要结论：.①获得了川西亚高山冷杉林下土壤胡敏素（HM）的固态13C核磁共振（NMR）波谱，并得出其主要官能团比例和类型。主要官能团的信号由强到弱依次为：碳水化合物中碳> 晶型（CH2）n长链碳> 无定型（CH2）n长链碳> 甲氧基碳> 双烷氧碳> 羰酸、酯或酰胺化合物> 芳香碳> 酚基碳。土壤HM中各官能团含量所占比例为：烷氧碳> 烷基碳> 芳香碳> 羰基碳。 .②种植冷杉苗木有利于增加烷基碳、脂族碳/芳香碳和烷基碳/烷氧碳，降低了羰基碳和疏水碳/亲水碳， 使HM芳香族化合物减少，有机质分子结构变得相对简单。.③与4月相比较，ECTP（增温+增CO2+种植冷杉苗）处理中10月增加了土壤有机碳含量；而ET（增温）降低了土壤有机碳含量；EC（增CO2）增加了未种冷杉的土壤有机质含量，而种植冷杉的土壤有机质含量在4月和10月相近，表明在生长季凋落物分解补给的有机碳与土壤有机质矿化降解的有机碳量几乎相等。.④全氮含量在不同月份呈现规律与有机碳含量一致。种植冷杉苗使土壤全氮含量显著小于未种植树苗的土壤。在凋落物充足的地区，栽种冷杉苗木使土壤全氮对ET（增温）、EC（增CO2）、ETC（增温+增CO2）的响应程度降低。.⑤0-15cm层土壤的δ13C值显著小于15-30cm的δ13C值。种植冷杉苗使土壤有机碳δ13C值含量显著大于未种植树苗的土壤。ET、EC、ETC加速凋落物的降解，促使腐殖质进入土壤矿质层，而种植冷杉幼苗会吸收土壤矿质层的碳，缓解了土壤有机碳含量的快速增加。.⑥除ETS（增温+不种植物）外，0-15cm层土壤的δ15N值均低于15-30cmδ15N值，表明氮循环过程中存在质量歧视效应,这导致较轻的14N从生态系统中流失。在ECS（增CO2+不种植物）和ETCS（增温+增CO2+不种植物）中出现了15N的贫化，表明增加大气CO2浓度造成了土壤δ15N值的降低。.⑦10月微生物量碳（SMBC）含量显著小于4月。4月为寒冬后的复苏阶段，受温度增加较敏感，因而SMBC迅速地响应了增温处理。微生物量碳、微生物量氮（SMBN）表现出相似的规律。