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在高山和高纬度等环境条件严酷的冬冷区(WinterColdZone)，氮素是植物生命活动的主要限制元素之一。这类区域的一个主要特点就是生长季节十分短暂，冬季漫长且常具有季节性的雪被覆盖(SnowCover)。针对“生长季节”的生态学研究是高山生态学的“传统项目”，然而对于寒冷而漫长的冬季雪被下的生态学过程人们往往知之甚少。
本论文采用人工雪梯度控制和凋落物添加的原位试验，并辅以直接添加外源碳源（葡萄糖）的室内模拟试验，探讨季节性雪被覆盖下不同碳源水平对高山土壤微生物动态和氮转化过程的影响。另一方面，为了揭示青藏高原东部季节性雪被覆盖下土壤氮素转化的基本特点，本文研究了不同雪厚度梯度和不同覆雪周期条件下土壤微生物和土壤氮素变化的规律。这些研究为认识季节性雪被覆盖下生态系统的物质循环驱动机制提供了有价值的参考数据。研究工作的主要结果如下:
(1)雪被覆盖可减少冻融交替的幅度和频次，雪被持续时间与土壤温度之间具有显著的相关关系。雪被覆盖的土壤温度趋稳定，多数时间处于浅冻结状态，冻融交替事件的温差较小且次数减少。较早的降雪能更有效地隔离大气与土壤之间的热交换，有利于提高和保持土壤温度。反之，积雪周期越短，土壤就更容易经历低温和冻融的影响。
(2)雪被覆盖有利于冬季土壤氮素的营养供给。青藏高原冬季30cm以上的雪被覆盖加速了凋落物的分解速率，促进了土壤的净氮矿化，增加了土壤呼吸，说明对于雪被覆盖的高山土壤而言冷季是氮素循环的关键时期。冬季一定厚度的积雪覆盖可通过调节整个土壤氮素的矿化水平，从而为来年春季高山植物的生长提供一个巨大的潜在氮库。
(3)低纬度高海拔地区存在土壤微生物的碳限制作用，雪被覆盖加剧了这种限制作用。凋落物的输入加速了土壤净氮矿化，为来年春季植物提供了大量的可利用氮。凋落物的添加可增加细菌和真菌的数量以及土壤呼吸，这对于雪被覆盖区域的土壤来说表现更加明显，说明雪被覆盖加速了微生物碳的限制作用，足够的能量供给可部分消除微生物的营养限制。此外，实验室外源碳的直接添加也显著增加了土壤微生物库（MBC和MBN）和微生物数量，并引起土壤矿质氮库的显著降低，这进一步说明了与土壤氮循环相联系的微生物活性是被可利用碳所限制的。
(4)冻融循环对与土壤氮素和微生物组分变化具有直接的作用。冻融处理显著影响了NH4+-N，NO3--N，MBC和真菌数量，而对MBN和细菌数量没有显著的影响。统计分析结果说明温和的冻融或稳定的浅冻结状态有利于MBC和真菌数量的增长。这预示着雪被覆盖可能在对冬季土壤氮素动态和微生物组分变化有直接的影响，并且该过程与改变土壤的冻融循环有关。
(5)积雪厚度和雪被持续时间对土壤氮库和微生物呈现出差异性影响。雪被持续时间对土壤氮库和微生物都没有显著影响。积雪厚度显著影响了NH4+-N，MBC，MBN含量和真菌的数量，却没有影响净氮矿化和土壤中的细菌数量。然而，积雪厚度和积雪周期对土壤氮库和微生物数量的交互作用都呈现显著水平。
通过上述研究，可以认为，冬冷区雪被覆盖下的土壤营养物质循环与全球变化的研究关系密切。在全球变化背景下，随着低纬度高海拔地区降水节律的变化，雪被的堆积厚度与冻融节律也可能随之发生改变，而这种改变会通过影响凋落物在冬季的分解过程，最终对土壤营养物质的转化和植物群落的构建产生实质性的影响。因此，对于冬冷区雪被生态学的研究应该纳入全球变化研究的总体框架之中予以高度重视。