武夷山亚热带森林土壤微生物量沿海拔高度的变化

土壤微生物量是陆地生态系统碳循环的重要组成部分,在森林生态系统物质循环和能量转化中占有特别重要的地位。研究土壤微生物量对了解土壤养分转化、循环具有重要意义。在土壤生态系统中,土壤微生物量在有机质的分解、土壤温室气体释放的土壤过程和全球碳循环中的作用已经成为全球气候变化研究的重要问题之一。土壤微生物量的研究为预测全球变化对生态系统功能的影响提供了重要依据。 本项研究地点选在福建省武夷山国家级自然保护区,该区是我国中亚热带森林生态系统中保持较好的代表性类型,目前较系统的研究该地区不同海拔高度植物群落的土壤微生物量还未见报道。本文就中亚热带武夷山土壤微生物量沿海拔高度的变化规律及其与各种生态因子的关系进行研究,旨在为弄清中亚热带森林生态系统碳循环及调控机理提供基础资料。试验于2005年6月至2006年6月间进行,每两月测定一次土壤微生物量。选择的四种不同植物群落分别为:常绿阔叶林(Evergreen broadleaf forest, EBF),针叶林(Coniferous forest, CF),矮林(Dwarf forest, DF),高山草甸(Alpine meadow, AM)。样地采用随机区组设计,设置三个重复的样地,共计12个样地。采用熏蒸-培养方法测定土壤微生物量的月变化,采用动态气室-远红外分析仪法(Li-cor 6400)测定该地区土壤呼吸的月变化。 结果表明: 1.土壤微生物量随着土层的加深而逐渐减少。常绿阔叶林(EBF),针叶林(CF),矮林(DF)和高山草甸(AM)的土壤微生物量,上层(0-10cm)分别是下层(10-25cm)土壤的1.32,1.45,1.69和1.82倍,各海拔高度土壤微生物量上下层之间均差异显著(P<0.05); 2.四种不同植物群落平均土壤微生物量的大小为:高山草甸(海拔2100m)>矮林(海拔1800m)>针叶林(海拔1200m)>常绿阔叶林(海拔500m),高山草甸的平均土壤微生物量为4074.9mg/kg,分别为矮林(DF)的2.06倍,针叶林(CF)的3.21倍,常绿阔叶林(EBF)的3.91倍。高山草甸(AM)的平均土壤微生物量显著大于矮林(DF)、针叶林(CF)和常绿阔叶林(EBF)(P<0.01),矮林(DF)的平均土壤微生物量显著大于针叶林(CF)和常绿阔叶林(EBF)(P<0.05);针叶林(CF)和常绿阔叶林(EBF)的平均土壤微生物量无显著性差异(P>0.05); 3.土壤微生物量与土壤有机碳,全氮,全硫等土壤养分含量和土壤湿度有显著性相关关系(P<0.05),而与土壤碳氮比,pH值和土壤呼吸等无显著性相关关系(P>0.05); 4.四种不同植物群落土壤微生物量季节变化均为早春最大,夏季最小。这四种植物群落在早春的土壤微生物量分别是在夏季的2.56、3.31、3.13和3.11倍。早春,高山草甸(AM)的土壤微生物量分别是矮林(DF)的1.77倍,针叶林(CF)的3.28倍,常绿阔叶林(EBF)的3.91倍;夏季,高山草甸(AM)的土壤微生物量分别是矮林(DF)的1.78倍,针叶林(CF)的3.49倍,常绿阔叶林(EBF)的3.22倍; 5.各海拔高度的土壤微生物量与土壤湿度均成显著性正相关关系(P<0.05),而与土壤温度和凋落物量不相关(P>0.05),表明该地区土壤湿度是土壤微生物量的重要调节因子。 本项研究初步表明了武夷山亚热带森林土壤微生物量随着海拔高度的升高而增加;土壤微生物量季节变化明显,均在早春最大,夏季最小;土壤中有机碳,全氮含量和土壤湿度是土壤微生物量的主要控制因子,这为我们阐明中亚热带森林土壤生态系统碳循环及调控机理研究提供了基础资料,为我们准确预测未来全球气候变化的趋势提供了极其重要的理论依据。