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高山生态系统是气候变暖的指示体,而林线附近更是气候变化的敏感地带。全球变暖加速了土壤冻融事件的发生频率,这可能会显著影响该区土壤氮矿化过程。土壤氮矿化是森林土壤氮素循环的关键过程之一,也是影响植物生长和陆地生态系统生产力的重要因素。本实验采用土壤原位培养法,研究五台山林线附近草甸(CD)、华北落叶松(HL)和云杉(YS)三个典型植被群落土壤氮矿化特征。其主要结论如下:(1)各群落土壤铵态氮含量大于硝态氮含量。CD土壤铵态氮变化规律为冻结初期减少,深冻期增加,融化期减少,生长季增加;HL和YS土壤铵态氮表现为冻结初期减少,深冻期到生长季增加的过程。各群落土壤铵态氮含量都在生长季末期达到最大值,其大小为YS(25.91±4.12)mg/kg>HL(21.49±4.08)mg/kg>CD(19.23±0.42)mg/kg,HL和YS之间土壤铵态氮含量始终无显著差异,CD与HL(p<0.05)和YS(p<0.05)在融化期存在显著差异。各群落土壤硝态氮含量变化规律一致,表现为冻结初期减少,深冻期到生长季增加的过程,也在生长季末期达到最大值,其大小为:HL(21.20±6.07)mg/kg>YS(14.82±8.75)mg/kg>CD(12.67±3.20)mg/kg,HL和YS之间土壤硝态氮含量始终无显著差异,CD与HL(p<0.05)和YS(p<0.05)在冻结初期存在显著差异。(2)土壤矿质氮总量(铵态氮+硝态氮)变化规律与土壤铵态氮含量一致,即CD土壤矿质氮总量在冻结初期减少,深冻期增加,融化期减少,生长季增加;HL和YS土壤矿质氮总量在冻结初期减少,深冻期到生长季一直增加。各群落矿质氮总量都在生长季末期达到最大值,其大小为:HL(42.69±5.42)mg/kg>YS(40.73±10.63)mg/kg>CD(31.90±3.25)mg/kg。HL和YS之间土壤矿质氮总量始终无显著差异,CD与HL(p<0.05)和YS(p<0.05)在深冻期和融化期存在显著差异。(3)各群落土壤净氮矿化量和净氮矿化速率表现为在冻结初期到深冻期增加,融化期降低,生长季增加的过程。CD土壤净氮矿化量和净氮矿化速率在生长季初期—生长旺盛期达到最大值,HL和YS在生长旺盛期—生长季末期达到最大值。整个培养期内,总净氮矿化量大小为:HL(40.316±4.420)mg/kg>YS(38.143±10.677)mg/kg>CD(30.491±2.688)mg/kg,总净氮矿化速率大小为:HL(0.124±0.014)mg/kg/d>YS(0.117±0.033)mg/kg/d>CD(0.094±0.008)mg/kg/d,说明HL土壤供氮能力最强,YS次之,CD最弱。HL和YS之间土壤净氮矿化量和净氮矿化速率始终无显著差异,CD与HL(p<0.05)和YS(p<0.05)在融化期和生长季初期存在显著性差异。(4)各群落生长季土壤铵态氮和硝态氮含量以及土壤净氮矿化量和净氮矿化速率都大于季节性冻融期;CD、HL和YS季节性冻融期土壤净氮矿化量占整个培养期的比重分别为:9.95%、23.81%和34.21%,说明季节性冻融期土壤氮矿化对于全年来说占有重要地位,是不容忽视的,尤其是HL和YS土壤。目前,冻融作用对土壤氮矿化影响的研究结果不尽一致,作用机理尚不明确,但多数研究发现冻融循环促进土壤氮矿化,增加土壤矿质氮含量,为春季植物生长提供了必要的营养物质,但这一过程也增加了土壤氮素的流失风险。