季节性雪被对高山森林-苔原交错带代表性植物凋落物分解过程的影响

Snow cover and its distribution pattern control the biotic and abiotic factors in the alpine ecosystem, and in turn might give strong effects on wintertime litter decomposition. However, the results remain uncertain, and little information are available on litter decomposition at the snow cover gradient caused by vegetation changes of alpine forest-tundra ecotone. Based on the scientific hypothesis that seasonal snow cover is likely to give strong effects on alpine litter decomposition and the snow effect increases with the elevation, therefore, litter decomposition of the representative plants will be studied at the alpine forest-tundra ecotone in the eastern Tibetan Plateau, employing the method of natural snow cover gradient experiment(alpine forest 3900m - alpine shrub 4100m - alpine meadow 4200m). Mass loss, chemical composition, elemental release and microbial community structure and microbial biomass dynamics in litters of the representative woody, herbaceous and moss plants will be measured in the growing and non-growing seasons. Meanwhile, the response of litter decomposition to simulated timberline shifting will be studied. The results will be helpful for understanding of snow on the alpine ecosystem processes, and provide an important scientific basis for litter decomposition in terrestrial ecosystems in the global climate change scenarios.

雪被及其分布格局在很大程度上控制着高山生态系统的生物与非生物因子，从而可能对冬季凋落物分解格局产生显著影响，但已有的研究结果具有很多不确定性，更缺乏关注高山森林-苔原交错带植被变化形成的雪被梯度对凋落物分解的影响。因此，基于"季节性雪被可能对高山凋落物分解产生显著影响，且雪被的影响程度随海拔升高不断增加"的科学假设，以地处青藏高原东缘的高山森林-苔原交错带代表性植物的凋落物为研究对象，采用自然雪被梯度实验(森林3900m-灌丛4100m-草甸4200m)，研究代表性木本和草本植物的凋落叶、苔藓植物的新鲜残体在雪被期和生长季节的质量损失、化学组成和元素释放过程，以及凋落物分解过程中的微生物群落结构和微生物生物量动态。同时，研究高山森林和灌丛代表性植物凋落物分解对模拟林线上升的响应。研究结果将强化理解雪被对高山生态系统过程的影响，为全球气候变化情景下的陆地生态系统凋落物分解提供重要依据。

季节性雪被很大程度上控制着高山生态系统的非生物因子和生物因子，雪被分布的变化可能影响凋落物分解，但已有的研究结果具有很多不确定性，更缺乏关注高山森林-苔原交错带植被变化形成的雪被梯度对凋落物分解的影响。因此，基于“季节性雪被可能对高山凋落物分解产生显著影响，且雪被的影响程度随海拔升高不断增加”的科学假设，以地处青藏高原东缘的川西高山林线交错带12种代表性植物的凋落物为研究对象，采用自然雪被梯度实验(暗针叶林3900m -高山林线4000m -高山草甸4200m)，研究了两个季节性雪被期和生长季期 (2012-10~2014-11)凋落叶分解过程中的质量损失、化学组成和元素释放过程、土壤动物群落结构和多样性、木质纤维素酶活性动态。研究结果表明：.（1）季节性雪被不仅直接控制雪被期凋落叶的分解过程，而且间接影响生长季节凋落叶的分解过程。凋落叶分解过程中质量损失、元素释放和组分降解集中在第一年尤其集中在第一年生长季，季节性雪被的作用从第二年开始变得突出，两个雪被期占两年总失重近四成。季节性雪被对不同组分释放（降解）的影响具显著差异。两年内碳、氮、磷、纤维素和木质素的释放（降解）大致在50~65%，而可溶性碳和总酚的释放达90%且主要集中在第一年。.（2）在针叶林中分解弹尾目数量最多，高山草甸上以蜱螨目为优势类群。分解中的土壤动物在生长季末林线多样性最高，雪被期末针叶林多样性最高。季节性雪被、温度、冻融频次、凋落物种类均显著影响凋落物分解中的土壤动物群落结构。.（3）季节性雪被厚度对木质纤维素酶活性有极显著影响，凋落叶含水率、平均分解温度和冻融循环次数显著影响酶活性，其中凋落叶含水率比凋落叶分解温度对漆酶和锰过氧化物酶的影响更大。凋落物初始质量中的木质素含量和木质素/N调控着木质纤维素酶活性的大小。. 综上所述，季节性雪被对高山生态系统物质循环具有重要影响，是高山地区重要的环境因子。积雪和融雪通过调控温湿度直接作用于凋落物分解，同时通过调节土壤动物、微生物的酶活性间接影响凋落物的分解。未来气候变化所引发季节性雪被的改变将会对凋落叶分解过程产生深远的影响。这些研究结果为深入认识全球气候变化情景下的陆地生态系统凋落物分解提供重要的科学依据。