冻融现象在寒带和温带森林生态系统中普遍存在，而气候变暖的加剧使得冻融现象变得更加频繁。土壤微生物在受到外界干扰时对维持生态系统稳定发挥着重要作用，但对于冻融循环的响应过程却知之甚少，对不同强度、不同阶段冻融作用影响微生物群落结构和功能的探讨更为缺乏。了解不同阶段的冻融循环对土壤环境和微生物活动不同的生态效应有助于增进我们对微生物群落在气候变化中调节其生态功能的认识。
中国科学院沈阳应用生态研究所生物地球化学组，依托在长白山阔叶红松混交林的原位冻融试验（图1），对土壤微生物群落动态响应冻融循环的过程进行了研究，发现：细菌比真菌对冻融循环反应更敏感，冻融阶段对真菌生物量、多样性和群落组成均无显著影响；温和的初始冻融可以增加细菌生物量、多样性和共养类群的丰度，后续的连续冻融减少了细菌的生物量和多样性。与初始冻融循环相比，后续的连续冻融过程对细菌群落组成和功能的变化方向产生了相反的影响；土壤含水量、可溶性有机碳（DOC）、铵态氮（NH₄⁺-N）和总可溶性磷（TDP）是影响细菌群落组成和多样性的重要因素（图2）。此外，参与碳氮循环的微生物群落的功能潜力也受到冻融循环的影响。
研究成果以“Responses of soil microbial communities to freeze–thaw cycles in a Chinese temperate forest”为题发表在Ecological Processes期刊上，王超副研究员和夏宗伟助理研究员为文章的通讯作者，博士生桑昌鹏为文章的第一作者。研究得到基金委面上项目和中科院青促会项目（王超）的资助。
图1 不同冻融期间样地（a）温度和（b）土壤含水量的变化

图2 不同冻融期土壤细菌（a,c）和真菌（b,d）群落多样性变化规律

图3 冻融对土壤细菌群落影响的影响因子分析（a）有机层和（b）矿质层