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全球气候变化的背景下,降水格局、积雪覆盖厚度变化以及气候变暖改变冻融过程中土壤湿度、冻融循环次数和冻融强度等条件,而这些冻融条件的变化综合表现为冻融作用改变了土壤团聚体稳定性、养分有效性和微生物活性等涉及碳氮周转关键过程,但不同环境因子如何影响冻融过程土壤温室气体净通量、溶解性有机质的含量、组分及其生物有效性至今仍不太清楚。本文以中国东北长白山地区典型植被阔叶红松混交成熟林(BKPF)和次生白桦林(WBF)表层土壤为研究对象,基于野外长期观测情况,通过构建土柱进行室内模拟冻融试验,测定冻融干扰下土壤气体净通量、土壤活性碳氮指标和渗漏液中溶解性有机质(DOM)含量、组分及其荧光参数。研究冻融强度(-5/5oC和-10/10oC,0/0oC为对照,12h/12h)和冻融循环次数(1、7、14、21次)及其交互作用对不同湿度(30%、60%、90%WFPS)森林土壤温室气体净通量和渗漏液DOM荧光组分、相对贡献率及其特性的影响,结合三维荧光光谱-平行因子分析和土壤活性碳、氮指标的变化分析其影响机制。本研究主要结果如下:冻融干扰下土壤温室气体通量受冻融强度和土壤湿度显著影响(P<0.01),其影响程度随冻融循环次数的变化而发生变化。湿度是影响土壤N2O通量主要因素,两种林分N2O通量及累积通量随土壤湿度增加而显著增加(P<0.05),相同土壤湿度水平N2O排放量随冻融强度的增强而增大(P<0.05);冻融强度是影响CO2通量的主要因素,CO2通量及累积通量在三种土壤湿度水平皆随冻融强度增加而增加(P<0.01);CH4通量因林分、土壤湿度、冻融强度存在差异,对照全部表现为吸收甲烷,除中湿度WBF土壤冻融处理吸收甲烷外,其他冻融处理表现为排放甲烷。冻融过程中土壤活性碳氮含量受冻融强度和土壤湿度影响显著,不同林分、冻融循环次数间存在差异。水浸提DOC、铵态氮含量在高湿度下最高,高强度冻融显著增加其含量(P<0.01);硝态氮含量受土壤湿度、冻融强度影响因林分存在差异;微生物碳、氮含量受冻融强度影响不显著,受土壤湿度影响因林分存在差异,随冻融循环次数增加均呈先降低后升高的趋势。两种林分土壤酶活性受冻融强度影响显著(P<0.05),主要表现为高强度冻融显著降低BG酶、NAG酶活性。相关性分析表明冻融干扰下土壤N2O和CO2排放通量与水浸提DOC、微生物氮含量呈显著相关关系(P<0.05),CH4通量与不同氮素及酶活性呈显著相关关系(P<0.05),三种气体累积通量与氮素氨化、矿化呈显著相关关系,而这些关系随着土壤湿度、冻融强度、冻融循环次数的改变而发生变化。土壤环境中的DOC:TN与微生物碳氮比呈极显著负相关关系(P<0.01),土壤湿度和冻融循环次数显著影响土壤微生物碳氮比(P<0.01),不同冻融条件下微生物代谢熵存在显著差异(P<0.01)。综上表明,不同土壤湿度和冻融强度显著影响土壤活性养分的存在形式和状态,这些条件的改变深刻影响土壤微生物的代谢程度和类型,导致气体通量发生变化。两种林分土壤渗漏液DOM含量在中湿度下较低(P<0.05),受高强度冻融影响较为明显(P<0.05),随冻融循环次数增加呈先增加后降低的动态变化趋势。土壤渗漏液可鉴别DOM的3个荧光组分:胡敏酸类DOM,富里酸类DOM和蛋白类DOM。WBF土壤渗漏液DOM以胡敏酸类物质为主(37.56%),富里酸类和胡敏酸类DOM受冻融干扰较大,稳定性较低;BKPF土壤渗漏液DOM以富里酸类物质为主(41.28%),腐殖化程度较高,受冻融干扰较小。实验条件下经RDA分析,林分在很大程度上决定不同实验处理森林土壤DOM属性变化,WBF土壤渗漏液DOC含量及其三组分荧光强度大于BKPF土壤(P<0.01);土壤湿度显著影响DOM芳香性(P<0.001),两种林分土壤渗漏液DOM芳香性均呈中湿度>高湿度>低湿度的趋势;随冻融强度增加,BKPF土壤渗漏液DOM芳香性显著降低(P<0.05);多次冻融循环显著提高两种林分土壤渗漏液DOM腐殖化程度(P<0.05)。土壤腐殖化程度与土壤DOM存在形式及其比例有关,冻融干扰下芳香化程度越高,蛋白类DOM含量越低的土壤DOM越难被淋溶。该研究显示不同冻融作用下低湿度的温带森林土壤渗漏液DOM含量及其生物有效性呈现增加的趋势,尤其是次生白桦林土壤,可能增加春季冻融期温带森林土壤溶解性有机质淋溶损失。冻融强度和冻融循环次数显著影响不同湿度水平森林土壤气体净通量、土壤活性碳氮含量和渗漏液DOM特性,两种林分间存在一定差异。土壤湿度改变土壤通气状况,影响微生物活性和养分的迁移转化。冻融强度进一步加剧土壤水热差异。冻融循环次数改变土壤微生物结构及增加土壤腐殖化程度。冻融过程通过影响土壤中氮素的存在形式和状态,继而影响土壤微生物结构和代谢情况,改变土壤DOM的迁移和转化。实验结果为深入研究野外冻融期温带森林土壤气体通量和溶解性有机质含量及其组分和稳定性变化特征提供参考。