环境科学学报  2014, Vol. 34 Issue (2): 439-448
引用本文
苟小林, 吴福忠, 杨万勤, 谭波, 徐振锋, 刘金铃, 李志萍, 黄莉. 季节性冻融格局变化对高山森林土壤氮素淋溶损失的影响[J]. 环境科学学报, 2014, 34(2): 439-448.
GOU Xiaolin, WU Fuzhong, YANG Wanqin, TAN Bo, XU Zhenfeng, LIU Jinling, LI Zhiping, HUANG Li. Effect of changes in seasonal freeze-thaw pattern on nitrogen loss from leaching in the alpine forest soil[J]. Acta Scientiae Circumstantiae, 2014, 34(2): 439-448.
季节性冻融格局变化对高山森林土壤氮素淋溶损失的影响    [PDF全文]
苟小林, 吴福忠, 杨万勤 , 谭波, 徐振锋, 刘金铃, 李志萍, 黄莉    
四川农业大学生态林业研究所, 林业生态工程重点实验室, 成都 611130
收稿日期: 2013-4-17; 修回日期: 2013-7-1.
基金项目： 国家自然科学基金项目（No.31170423，31270498，31200474）；国家“十二五”科技支撑计划（No.2011BAC09B05）；四川省杰出青年学术与技术带头人培育项目（No.2012JQ0008，2012JQ0059）
作者简介：苟小林（1988-），男，E-mail：gouxlchina@163.com；
通讯作者（责任作者）：杨万勤(1969—)男，博士，教授，博士生导师，主要从事土壤生态、森林生态、农业面源污染控制与污染土壤生态修复等方面的科研和教学工作，主编专著5部，发表文章200余篇，其中SCI收录近20篇.E-mail：scyangwq@163.com.
摘要：气候变化情景下冻融格局的改变可能导致寒冷生物区土壤氮的淋溶损失，从而改变土壤养分循环和森林溪流的水体环境.因此，为了解季节性冻融循环及其变化对高山森林土壤氮淋溶损失的影响，于2010年5月到2012年4月期间，采用土柱培养实验，利用海拔形成的温度差异模拟气候变暖过程，将高山森林（海拔3600 m）土壤分别培养在海拔3600 m（A1）、3300 m（A2）和3000 m（A3）的森林地表，研究了生长季节与冻融季节不同关键时期的土壤氮淋溶特征.结果表明：川西高山森林土壤氮素淋溶损失随着海拔增加而增加，其损失量为（1.85±0.39） kg·hm-2·a-1（A3）<（1.87±0.34） kg·hm-2·a-1（A2）<（2.94±0.73） kg·hm-2·a-1（A1），其中，62%以上的氮损失发生在季节性冻融期间.冻融季节高山森林土壤氮素淋溶流失的主要形式为铵态氮和硝态氮，且铵态氮的淋溶损失量高于硝态氮，而生长季节土壤氮素淋溶损失的主要形式是可溶性有机氮.这意味着冻融循环格局在很大程度上控制着高山森林土壤氮素淋溶损失特征，未来气候变暖可能降低高寒森林土壤氮素肥力，增加森林溪流中的氮含量.
关键词： 季节性冻融    氮淋溶    森林土壤    高山森林    
Effect of changes in seasonal freeze-thaw pattern on nitrogen loss from leaching in the alpine forest soil
GOU Xiaolin, WU Fuzhong, YANG Wanqin , TAN Bo, XU Zhenfeng, LIU Jinling, LI Zhiping, HUANG Li    
Key Laboratory of Ecological Forestry Engineering, Institute of Ecology & Forestry, Sichuan Agricultural University, Chengdu 611130
Abstract: Changes in seasonal freeze-thaw pattern under climate change scenarios might lead to nitrogen loss via leaching in cold biomes, and in turn alter the cycles of soil nutrients and water environment of forest streams. In order to understand the effects of seasonal freeze-thaw cycles and their changes in seasonal freeze-thaw pattern on the soil nitrogen loss from leaching in the alpine forest, soil columns were sampled from an alpine forest with 3600m altitude. The soil columns were then incubated in the forest floor at the sites of 3600 m (A1), 3300 m (A2) and 3000 m (A3) altitudes to simulate climate warming induced by elevation decreasing. Soil nitrogen loss from leaching in three sites was measured at four critical periods as temperature changed in the freeze-thaw season and the growing season from May 2010 to April 2012. The results indicated that the loss of soil nitrogen via leaching increased with the increase of altitudes, and showed the order as: (1.85±0.39) kg·hm-2·a-1(A3) < (1.87±0.34) kg·hm-2·a-1(A2) < (2.94±0.73) kg·hm-2·a-1 (A1) in the alpine forest of Western Sichuan. More than 62% of annual nitrogen loss from leaching was observed in the freeze-thaw season. Moreover, the lost nitrogen in the freeze-thaw season was mainly in the form of ammonium and nitrate, and more ammonia lost from leaching was detected compared with nitrate. In contrast, soluble organic nitrogen was the main component in the lost nitrogen in the growing season. The results demonstrated that seasonal freeze-thaw cycles greatly controlled the soil nitrogen loss from leaching in the alpine forest. The results here also imply that nitrogen content will decrease in forest soil, but increase in the forest stream in this cold alpine forest in the scenarios of climate warming.
Key words: seasonal freeze-thaw    nitrogen leaching    forest soil    alpine forest    
1 引言(Introduction)

氮是陆地生态系统最为关键的限制性养分元素之一，对维系生态系统结构和功能具有至关重要的作用(Gruber et al., 2008).在自然环境下，土壤无机态氮和部分有机态氮易溶于水(Van Kessel et al., 2009; Ros et al., 2009; McCarthy et al., 1997)，因而土壤生态系统中的氮很容易经过淋溶形式输出生态系统.土壤氮流失会直接降低土壤氮素含量，导致生态系统生产力下降(Major et al., 2009)，而且可以通过地表径流和土壤渗漏水输入到森林溪流和河流中，增加水体的氮含量(Kiese et al., 2011)，成为森林水源污染的重要来源之一(黄满湘等，2003; Angelopoulos et al., 2009; Curley et al., 2009).土壤氮素淋溶过程受到多种生物与非生物因素的综合作用(Slesak et al., 2009; 左海军等，2009).高寒地区冬季低温驱动的土壤冻结和融化过程一方面可以通过强烈的物理破坏过程改变土壤团粒结构，直接影响土壤氮素固持能力(Mørkved et al., 2006)；另一方面会影响土壤微生物的生长和繁殖，进而作用于土壤氮素的矿化和固定过程(Henry，2007; Hafsteinsdóttir et al., 2013).同时，冻结土壤的融化过程可以直接导致氮素淋溶损失(Joseph et al., 2008).然而，针对这些过程仍然缺乏深入研究.更为重要的是，当前气候变化已成为不争的事实，许多证据表明高海拔高纬度地区受气候变化影响尤为显著(Rinnan et al., 2007; Natali et al., 2010)，这必然影响土壤冻融循环格局，进而改变土壤氮素淋溶特征，使得高寒地区土壤氮素过程还存在很大的不确定性(Gärdenäs et al., 2011).

川西亚高山/高山森林地处青藏高原东缘和长江上游地区，是长江流域重要的“水塔”，在水源涵养、指示全球气候变化、生物多样性保育等方面具有十分重要且不可替代的作用和地位(杨万勤等，2003).前期的研究结果表明，区域内每年土壤冻融期长达5~6个月(杨玉莲等，2012; 邓仁菊等，2009)，土壤冻融循环促进了土壤氮素的矿化等(Liu et al., 2013; 王奥等，2010)，但这些研究均没有关注到冻融循环对土壤氮素淋溶输出的影响.因此，在已建立的川西高山/亚高山森林研究平台和前期已有研究结论的基础上，本文通过海拔差异形成的自然环境梯度，采用原状土柱培养实验，研究了全球气候变化情景下季节性冻融格局及其变化对高山森林土壤氮淋溶损失的影响，以期为川西高山森林可持续经营和长江上游水源环境保护提供一定的科学依据.

2 材料方法(Materials and methods) 2.1 研究区域概况

研究区域位于四川省阿坝藏族羌族自治州理县毕棚沟自然保护区内(102°53′~102°57′ E，31°14′~31°19′ N)，地处青藏高原东缘与四川盆地的过渡带.年平均气温为2 ~4 ℃，其中，最高气温出现在7月(23 ℃)，最低气温出现在1月(-18 ℃)，年降水量为850 mm，主要集中在6—9月.研究区域土壤季节性冻融现象明显，土壤冻结期从11月初至第二年4月中旬，土壤为雏形土，土层浅薄，厚度为18~25 cm.从海拔3600m到海拔3000m，随海拔变化主要森林植被分布有：岷江冷杉原始林(Abies faxoniana)、岷江冷杉-红桦(Betula albosinensis)混交林和岷江冷杉次生林.林下灌木主要有华西箭竹(Fargesia nitida)、高山杜鹃(Rhododendron delavayi)、扁刺蔷薇(Rosa sweginzowii)、红毛花楸(Sorbus rufopilosa)、三颗针(Serberis sargentiana)等；草本植物主要有蟹甲草(Cacalia spp.)、高山冷蕨(Cystopteris montana)、苔草属(Carex spp.)和莎草属(Cyperus spp.)等(杨万勤等，2008).

2.2 实验方法

于2010年5月23—24日，在海拔3600 m(A1)的研究区域内，选择坡向、坡度和坡位基本一致的岷江冷杉原始林(102°53′~102°57′ E，31°14′~ 31°19′ N)，设置1个面积为30 m×30 m的研究样地，去除森林地表覆盖物，再将长20 cm(内径11 cm)的PVC管垂直打入土壤中，在尽量不破坏土壤的原状结构的情况下，保持PVC管中土壤的完整性，然后挖出装有土壤的PVC管.实验PVC管分为3种，空白组(没有装入土壤)检测林冠输入，土壤有机层组(仅保留土壤有机层，OL)检测土壤有机层淋溶特征，完整土柱组(土壤有机层和矿质土壤层，TL)检测完整土壤层次淋溶特征.供试土壤性质见表 1.为避免外来物质进入和管内土壤流失，同时保障降水淋溶，采用尼龙布封住上下口，在PVC管下端紧扣一个螺旋口的PVC收集器皿(收集器皿可以容纳液体的体积为300 mL，保证淋溶水全部收集到，并且不会外溢)，底部利用收集器皿接收淋溶输出的水溶液.将采集的PVC管埋设在3600 m(A1)、3300 m(A2)和3000 m(A3)海拔的定位研究样地中，埋设时保持PVC管上端与土壤表面持平，在实地自然状态下进行培养实验，不做其他处理.在每一个标准样地内，3种土柱为一组，每个海拔一共设置5个组，3个海拔3种土柱共45根.

表1 供试土壤理化性质 Table 1 Soil physical and chemical properties before incubation

分别于2010年8月12日和2011年8月19日生长季节前期(EGS)，2010年10月17日和2011年10月18日生长季节末期(LGS)，2010年12月16日和2011年12月28日冻结初期(OF)，2011年4月19日和2012年4月28日融化期(ETS)，利用蒸馏水多次少量地润洗收集器皿，无损收集每个关键时期降水或融雪形成的淋溶水.生长季节(GS)的淋溶量为EGS和LGS淋溶量之和，非生长季节(NGS)的淋溶量为OF和ETS淋溶量之和.将收集淋溶样品的收集瓶封口，保证无渗漏和损失，正放于冰盒中，低温保存，立即带回实验室分析.将带回的样品经定量滤纸过滤后定容于200 mL的容量瓶中，取过滤后的滤液进行氮素测定.同时，在土层5 cm处放置纽扣式温度计，设定为每小时自动监测温度，研究期间月降雨量来自于最近的保护区气候观测站(图 1).冻融期间以温度高于和低于0 ℃并且持续3 h为一次冻融循环(Natali et al., 2010; 谭波等，2011)，研究期间的冻融循环次数如表 2所示.

图 1 实验区域月降雨量和3个海拔的月均温度 Fig. 1 Monthly rainfall during the study period and monthly average of temperature in three altitudes

表2 三个海拔不同关键时期的冻融循环次数 Table 2 The freezing and thawing cycle of three altitudes at different periods
2.3 分析与计算方法

将收集的淋溶水带回实验室，定量滤纸过滤后，定容至200 mL备用.全氮采用开氏定氮法测定，铵态氮利用靛酚蓝比色法测定，硝态氮利用紫外分光光度法测定(鲁如坤，1999)，具体计算公式如下：

式中，MN为淋溶氮素(铵态氮、硝态氮、全氮)的质量(mg)；CN为氮素的浓度(mg · mL-1)；LN为淋溶氮素单位质量(kg · hm-2)；R为PVC管半径(cm)；V为林溶液定容后体积，取值为200 mL.可溶性有机氮=可溶性总氮-可溶性无机氮；可溶性无机氮=铵态氮+硝态氮(Jones et al., 2004).

2.4 数据处理与统计分析

采用方差分析(ANOVA)和最小显著差异法(LSD)检验冻融对不同海拔和不同土层土壤氮素淋溶的影响，显著性水平设为0.05.采用回归曲线分析(Curve Estimation)拟合冻融循环次数和氮素淋溶损失的线性关系.所有统计分析均采用SPSS19.0软件进行.

3 结果(Results) 3.1 土壤全氮淋溶损失

由表 3可知，不同海拔的森林土壤均表现出明显的N淋溶损失，TL层土壤全氮年均淋溶损失量大小为(1.85±0.39)kg · hm-2 · a-1(A3)<(1.87± 0.34)kg · hm-2 · a-1(A2)<(2.94±0.73)kg · hm-2 · a-1(A1).OL层损失量表现为(1.95±0.62)kg · hm-2 · a-1(A3)<(2.01±1.09)kg · hm-2 · a-1(A1)<(3.18±0.41)kg · hm-2 · a-1(A2).除TL层3600 m处(A1)第1年生长季节(GS)的全氮淋溶损失大于冻融季节(NGS)外，TL层其他两个海拔及OL层所有3个海拔土壤均以冻融季节全氮淋溶损失量更大.相对于其他时期，OL和TL层3个海拔土壤均以融化期(ETS)全氮淋溶损失量最大，而以冻结初期(OF)全氮淋溶损失量相对较小.

表3 不同海拔川西高山森林土壤全氮淋溶量 Table 3 The leached total nitrogen content of soil in the alpine forests with different altitudes in western China
3.2 土壤氨态氮和硝态氮的淋溶损失

3个海拔土壤年均淋溶的铵态氮大小为：TL层淋溶损失量为(0.95±0.08)kg · hm-2 · a-1(A3)<(0.980±0.002)kg · hm-2 · a-1(A2)<(1.18±0.03)kg · hm-2 · a-1(A1)，OL层淋溶损失量为(1.03± 0.30)kg · hm-2 · a-1(A3)<(1.27±0.45)kg · hm-2 · a-1(A1)<(1.30±0.18)kg · hm-2 · a-1(A2)(表 4).相对于生长季节，冻融季节铵态氮损失量更大.与全氮淋溶量基本一致，两年3个海拔高山森林土壤铵态氮淋溶损失量均以融化期(ETS)最大，但除OL和TL层生长季初期(EGS阶段)A1处第2年的铵态氮淋溶损失量较高外，两年生长季初期(EGS)和冻结初期(OF)均表现出相对较低的铵态氮淋溶损失量.

表4 不同海拔川西高山森林土壤铵态氮淋溶量 Table 4 The leached NH+4-N content of soil in the alpine forests with different altitudes in western China

3个海拔土壤年均淋溶的硝态氮排序为：TL层淋溶损失量为(0.53±0.29)kg · hm-2 · a-1(A3)<(0.59±0.24)kg · hm-2 · a-1(A2)<(0.89±0.02)kg · hm-2 · a-1(A1)，OL层淋溶损失量为(0.47± 0.39)kg · hm-2 · a-1(A1)<(0.77±0.21)kg · hm-2 · a-1(A3)<(1.41±0.01)kg · hm-2 · a-1(A2)(表 5).除OL和TL层第1年在3600 m海拔处(A1)的硝态氮淋溶损失量在生长季节大于冻融季节外，OL和TL层其他两个海拔土壤的硝态氮淋溶损失量均以冻融季节大于生长季节.相对于其他关键时期，融化期(ETS)硝态氮淋溶损失量仍然相对较大，但第1年硝态氮淋溶损失量以生长季初期(EGS)和冻结初期(OF)相对较小，而除第1年TL层生长季节末期(LGS)A1外，第2年硝态氮淋溶损失量均以生长季末期(LGS)和冻结初期(OF)相对较小.

表5 不同海拔川西高山森林土壤硝态氮淋溶量 Table 5 The leached NO-3-N content of soil in the alpine forests with different altitudes in western China
3.3 土壤有机氮的淋溶损失

3个海拔土壤年均淋溶的有机氮(表 6)表现为：TL层淋溶损失量为(0.30±0.10)kg · hm-2 · a-1(A2)<(0.37±0.02)kg · hm-2 · a-1(A3)<(0.87±0.77)kg · hm-2 · a-1(A1)，OL层淋溶损失量表现为(0.16±0.11)kg · hm-2 · a-1(A3)<(0.27±0.26)kg · hm-2 · a-1(A1)<(0.46±0.24)kg · hm-2 · a-1(A2).TL层3个海拔土壤在冻融季节有机氮淋溶损失量均明显小于生长季节.相对于两年的各个关键时期，有机氮素的淋溶在3个海拔土壤之间出现不同的情况；并且对于两个不同土层，最高值和最低值都出现在不同的关键时期.但两年的有机氮素淋溶量在生长季节较为集中，有机氮是生长季节氮素淋溶的主要形式.

表6 不同海拔川西高山森林土壤有机氮淋溶量 Table 6 The leached organic nitrogen content of soil in the alpine forests with different altitudes in western China
3.4 土壤氮淋溶损失格局

不同关键时期川西高山森林土壤中各种氮素淋溶量占总氮素淋溶量的比例并不一致(表 7).有机氮的淋溶主要集中在生长季节；在TL层中，生长季节有机氮占整个氮素淋溶量的49.5%以上.同时非生长季节土壤淋溶的氮素主要以无机氮为主，并且无机氮的淋溶量占总氮淋溶量的76%以上，然而在非生长季节淋溶的无机氮中，铵态氮是淋溶的主要无机氮素.融化期(ETS)铵态氮淋溶量占总氮淋溶量的比例较高，而生长季节(GS)硝态氮的淋溶比例较高.不同关键时期及其与海拔的相互作用显著影响(p<0.01)氮素输出格局(表 8)，但海拔因子仅显著影响铵态氮/全氮和可溶性有机氮/全氮(p<0.01).

表7 不同关键时期川西高山森林土壤氮素淋溶比例 Table 7 The proportion of leached nitrogen at different key stages

表8 时间、海拔及其交互作用对淋溶氮素比例的显著性影响检验(F值) Table 8 Results of repeated measures ANOVA for the effects of sampled period，altitude and their interactions on leached soil nitrogen proportion(F values)
4 讨论(Discussion)

研究冬季土壤氮素淋溶对于认识整个土壤层的养分过程具有重要意义，冬季在不同的海拔和土层条件下土壤冻融循环差异明显，冻融循环影响着冬季土壤氮素淋溶格局.本实验中，冻融循环对川西高山氮素淋溶产生影响，随着季节性冻融循环次数的增加，土壤氮素淋溶流失量增加，冻融循环加速氮素淋溶流失，且差异显著.具有冻融循环的冬季是氮素淋溶流失最多的季节，并且在融化期(ETS)氮素淋溶量在全年最高，这个时期铵态氮的淋溶流失量高于硝态氮.这些结果表明全球气候变暖情景下，土壤温度变化更加剧烈，冻融更加频繁，可能增加高寒森林氮素淋溶输出，从而一方面导致高山森林土壤养分流失，另一方面氮素淋溶进入水体，可能改变水体环境，成为流域水体富营养化等水体污染的重要原因.

川西高山季节性冻融循环促进氮素淋溶.在冻融频繁的融化期(ETS)，川西高山森林土壤氮素大量淋溶损失，淋溶损失的氮素占到全年损失的57%以上.不同关键时期不同海拔的空气温度往往具有明显差异，土壤的温度在一定程度上响应空气温度变化，导致了频繁的土壤冻结和融化(Campbell et al., 2010，表 2).土壤冻融使得土壤团粒间空间膨胀或缩小，其物理作用加速了土壤环境变化(Wang et al., 2008)，必然影响氮素附着能力(Jackson-Blake et al., 2012)，部分氮素即可从土壤团粒表面游离于土壤水相中，并且随着水分迁移，直接增加土壤氮素淋溶损失量(Fan et al., 2012; Yu et al., 2011a).同时，土壤温度在0℃上下频繁变化，低温使得土壤微生物活性降低(杨玉莲等，2012; Edwards et al., 2013)，甚至部分微生物和动物死亡，动植物残体也是可溶性氮素的重要来源(Wu et al., 2010).此外，前期的研究表明，冬季土壤氮素矿化作用仍然比较活跃(Liu et al., 2013)，土壤中的氨氧化细菌和氨氧化古菌等微生物活性仍然较高(李晶等，2013; Wang et al., 2012)，也可导致冬季氮素淋溶的损失.川西高山森林降水主要集中于生长季节，但冬季往往具有明显的雪被和土壤冻结现象(杨玉莲等，2012).这些雪被和冻结土壤在融化过程中仍然对土壤具有较强的淋溶作用，且冻结土壤一定程度上限制了水分的流失，减缓了淋溶过程，并不像生长季节降雨导致的快速淋溶过程(向仁军等，2006).因此，在生长季节和非生长季节表现出并不一致的土壤氮素淋溶输出特征.融化期(ETS)，水相变化频率和水分迁移速率加快，此时期为冬季降水和雪被水分主要的转移时期，因此氮素淋溶在冻融循环作用下淋溶量很大.此外，两年的培养中，相对于第1年，低海拔地区第2年经历了较多的冻融循环(表 2)，且氮素淋溶也随着冻融循环次数的增加而表现出增加的趋势，特别是对于整个土壤层(表 3).并且在两年的关键时期中，冻结初期持续冻融循环时间较短，融化期持续的冻融循环很长，从文中也可得出冻结初期的淋溶量小于融化期(表 3，表 4，表 5).这充分表明氮素淋溶与冻融循环密切相关，频繁的冻融循环加剧了土壤氮素的淋溶流失.相关分析中氮素淋溶与冻融循环表现出显著的线性关系(图 2)也为此提供了重要的依据.

图 2 冻融循环和淋溶氮素之间的线性关系(*p<0.05，**p<0.01) Fig. 2 The liner relationship between freezing-thawing cycle and leached nitrogen

铵态氮和硝态氮是冬季冻融循环影响下川西高山森林土壤主要的氮素淋溶形式，并且铵态氮淋溶量大于硝态氮淋溶量.川西高山森林土壤在非生长季节(NGS)环境变化之下，硝态氮和铵态氮通过淋溶大量流失，特别是在融化期表现出较高的氮素淋溶损失量；不仅铵态氮的淋溶量大于硝态氮，而且在氮素淋溶最大的融化期，铵态氮淋溶量最高达到了总氮淋溶量的84%以上.具有冻融循环格局的冬季，土壤中的铵态氮和硝态氮含量较高，水溶性较强，土壤中土壤团粒对铵态氮的附着能力较弱，矿化作用使硝态氮增加，所以土壤中铵态氮和硝态氮容易淋溶流失(Udawatta et al., 2006; Yu et al., 2011b)；且冻融循环次数越多，铵态氮和硝态氮的淋溶流失量也就越大(图 2)，铵态氮和硝态氮的淋溶与冻融循环之间的线性关系也说明了冻融循环在很大程度上控制着氮素的淋溶流失.铵态氮在冻融时期淋溶量较大，在冻融完后硝态氮淋溶量上升，之后的生长季节有机氮为主要的淋溶氮素.铵态氮在冻融时期，由于微生物及动植物死亡残体分解，土壤团粒对铵态氮的吸附能力减弱，大量的铵态氮溶解在土壤溶液中，使铵态氮更加容易淋溶流失，部分其他研究中也表明铵态氮的淋溶主要受到冻融循环的影响(Freppaz et al., 2007，图 2)，然后由于土壤矿化能力升高，硝态氮含量增加，淋溶量变大(Liu et al., 2013).由于生长季节植物快速生长需要大量的氮等养分，矿质氮更易被植物吸收，故生长季节氮流失主要以有机氮为主，这也表明该区氮素有效性相对较低.可见，冻融循环使川西高山森林土壤氮素大量淋溶流失(Fang et al., 2009)，导致土壤氮素含量降低，在生长季可供节植被利用的氮素在冬季流失，进而使得土壤可供利用的氮素含量下降，因而使得土壤肥力下降(Popay et al., 2010;De Bruijn et al., 2010)，进而对生长季节植被的生长发育不利.同时，融化期淋溶输出的氮素进入水体，流失的氮素随着水相的转移，增加了水体含氮量，成为高山溪流氮素的主要来源，将对下游乃至整个长江流域的水生生态环境产生深刻影响(杨胜天等，2006).

综上所述，川西高山冬季冻融循环导致土壤氮素大量流失，严重影响川西高山森林土壤氮素营养能力，同时流失的氮素进入森林水体，改变流域水体环境.同时，全年的氮素淋溶主要集中在冻融循环发生的冬季，表明全球气候变化情景下，冬季冻融循环的增加将进一步促进高山森林氮素淋溶输出.尽管相关机制还有待进一步深入研究，但这些结果不仅为气候变化情景下高山森林系统土壤肥力控制等可持续管理提供了重要依据，而且为长江上游乃至长江流域水体环境管理提供了新的思路.

致谢： 非常感谢生态林业研究所何伟，以及王文君、刘瑞龙、欧江、崔宁洁、张捷等在野外采样和室内试验提供的帮助.

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