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过去几十年,青藏高原已经经历了显著的气候变化,并且增温趋势仍在继续和扩大。由于冬季增温,青藏高原冬季降雪已经并正在下降。季节性雪被是青藏高原东缘亚高山森林一个重要生态因子。冬季气候变化导致的冬季雪况改变可能对该区域森林土壤微生物群落结构与组成产生深刻影响,从而改变生态系统生物地球化学循环过程。过去几十年,由于研究方法的局限性和野外调查困难性,对亚高山森林土壤微生物的研究主要集中在生长季,而对冬季季节性雪被下土壤微生物特征知之甚少;相比于极地苔原和北方森林,青藏高原东缘高山林区季节性雪被具有降雪周期短,雪被融化早,降雪量相对较少,以及年际间波动较大等特点。因此相对其他区域,冬季雪被改变对亚高山森林土壤微生物特征的影响可能会有所不同。鉴于此,于2015年10月在川西亚高山云杉针叶林,通过遮挡方法去除冬季积雪,研究雪被去除对川西亚高山云杉林冬季不同时期(雪被初期,深雪被期和雪被融化期)土壤微生物组成和结构的影响。主要研究结果如下:
(1)实验期间,冬季雪被厚度最高达40.1cm。冬季空气温度最低达-14.1℃。整个冬季,雪被去除使0cm、5cm、10cm和20cm处土壤温度分别降低1.12℃、0.83℃、0.33℃和0.16℃。而雪被去除使0cm、5cm、10cm和20cm处土壤冻融循环次数分别增加39次、12次、6次和1次。
(2)在整个冬季,雪被去除和对照样方内土壤总磷脂脂肪酸(PLFAs)含量,细菌PLFAs,真菌PLFAs,革兰氏阳性和阴性菌PLFAs含量均呈现下降趋势。雪被去除对各类群PLFAs含量都没有显著影响。川西亚高山云杉林冬季土壤微生物以细菌为主。雪被初期,雪被去除降低土壤细菌PLFAs而增加土壤真菌PLFAs。雪被去除易于增加细菌/真菌比值,但处理间总体不显著。
(3)雪被去除和对照样方内土壤细菌和真菌Simpson指数都表现为雪被融化期显著高于深雪被期,其余多样性指数(Ace、Chao1、Coverage、Shannon)不同采样时期则变化不明显。土壤微生物OTU数量和多样性指数在雪被去除和对照之间总体差异不大。深雪被期细菌Simpson指数,对照样方显著高于雪被去除样方。川西亚高山云杉林冬季土壤细菌是以变形菌门(Proteobacteria)为优势类群,真菌以子囊菌门(Ascomycota)为优势类群。对细菌而言,雪被去除显著降低了川西亚高山云杉林冬季土壤变形菌(Proteobacteria)丰度,而增加了酸杆菌(Acidobacteria)丰度。对真菌而言,雪被去除显著增加了子囊菌(Ascomycota)丰度,而降低担子菌(Basidiomycota)丰度。
综上,雪被去除降低川西亚高山冬季土壤温度,增加土壤冻融循环;川西亚高山冬季土壤微生物生物量及细菌和真菌多样性对短期雪被去除不敏感,但雪被去除显著改变冬季土壤细菌和真菌群落结构。
(1)实验期间,冬季雪被厚度最高达40.1cm。冬季空气温度最低达-14.1℃。整个冬季,雪被去除使0cm、5cm、10cm和20cm处土壤温度分别降低1.12℃、0.83℃、0.33℃和0.16℃。而雪被去除使0cm、5cm、10cm和20cm处土壤冻融循环次数分别增加39次、12次、6次和1次。
(2)在整个冬季,雪被去除和对照样方内土壤总磷脂脂肪酸(PLFAs)含量,细菌PLFAs,真菌PLFAs,革兰氏阳性和阴性菌PLFAs含量均呈现下降趋势。雪被去除对各类群PLFAs含量都没有显著影响。川西亚高山云杉林冬季土壤微生物以细菌为主。雪被初期,雪被去除降低土壤细菌PLFAs而增加土壤真菌PLFAs。雪被去除易于增加细菌/真菌比值,但处理间总体不显著。
(3)雪被去除和对照样方内土壤细菌和真菌Simpson指数都表现为雪被融化期显著高于深雪被期,其余多样性指数(Ace、Chao1、Coverage、Shannon)不同采样时期则变化不明显。土壤微生物OTU数量和多样性指数在雪被去除和对照之间总体差异不大。深雪被期细菌Simpson指数,对照样方显著高于雪被去除样方。川西亚高山云杉林冬季土壤细菌是以变形菌门(Proteobacteria)为优势类群,真菌以子囊菌门(Ascomycota)为优势类群。对细菌而言,雪被去除显著降低了川西亚高山云杉林冬季土壤变形菌(Proteobacteria)丰度,而增加了酸杆菌(Acidobacteria)丰度。对真菌而言,雪被去除显著增加了子囊菌(Ascomycota)丰度,而降低担子菌(Basidiomycota)丰度。
综上,雪被去除降低川西亚高山冬季土壤温度,增加土壤冻融循环;川西亚高山冬季土壤微生物生物量及细菌和真菌多样性对短期雪被去除不敏感,但雪被去除显著改变冬季土壤细菌和真菌群落结构。