[00136967]民勤绿洲边缘人工梭梭林土壤有机碳分布特征

一、课题来源与背景 “民勤绿洲边缘人工梭梭林土壤有机碳分布特征”（GSDC201505）是甘肃省荒漠化与风沙灾害防治重点实验室于2015年11月下达的开放课题基金项目,项目执行期限为2016年1月至2018年12月。经过项目组三年时间的研究,完成了项目合同中所规定的各项任务,达到了预期目标。 二、研究目的与意义 以民勤治沙综合试验站附近不同年代（4, 13, 36a）种植的梭梭人工林为研究对象,以流动沙丘为对照,通过在每一林龄的人工林内进行详细的野外植被调查,以及测定林内不同位置土壤有机碳、全氮、无机碳、颗粒组成、含水率、pH值等的变化,研究干旱区流动沙丘造林后0-50cm土层土壤有机碳、全氮和无机碳含量和储量的空间分布特征,明确退化生态系统修复过程中土壤有机碳的变化过程和机理,以期为区域尺度上估算干旱沙区固沙林的人工固碳效应及碳平衡提供基础数据。 三、主要论点与论据 （1）民勤干旱沙地种植梭梭后,土壤有机碳和全氮含量随造林年限的增加而增加,而无机碳含量在13年林地最高,之后随造林年限增加下降。36年、13年和4年梭梭人工林土壤有机碳、无机碳和全氮含量在灌丛下高于行间,说明沙地造林明显提高了民勤干旱沙区土壤碳汇功能,并且在表层的灌丛下更为明显。 （2） 流动沙丘造林后,0-50 cm层土壤有机碳储量、无机碳储量和全氮储量分别增加了102.44%,24.66% 和54.55%。土壤有机碳储量与土层深度,造林年限、细砂粒含量、全氮和总碳储量间呈极显著正相关关系,与土壤水分相关不显著。土壤无机碳储量与总碳储量及土壤水分间相关显著,与其他因子相关不显著。说明退化沙地恢复过程中,细颗粒组分及造林年限等对土壤有机碳储量的截存起到了很大的促进作用,而总碳储量和土壤水分是影响无机碳储量的主要因子。 （3）随固沙时间延长,土壤总碳储量呈上升趋势,其中有机碳占总碳比例逐渐升高,无机碳占总碳比例逐渐下降,但0-50 cm层土壤总碳库中仍然以无机碳为主,说明沙地人工造林能提升土壤总碳库量。 四、创见与创新 （1）揭示了干旱区退化沙地造林对土壤碳储量的影响机理; （2）揭示了民勤干旱沙区人工造林的固碳效益。 五、社会经济效益和存在的问题 社会经济效益：民勤地区沙漠化严重,从20世纪50年代以来,该区大范围引种和栽植梭梭用于防风固沙,截至目前,人工梭梭林面积近9万hm2,占人工林总面积的 51.5%,在当地固沙林中占主导地位。明确该区人工造林的土壤碳、氮库效益,能为区域尺度上估算干旱沙区固沙林的人工固碳效应及碳平衡提供基础数据。 存在的问题：民勤地区降雨少而蒸发量高,沙地土壤含水量低,人工梭梭生长到一定年限后开始出现衰败现象,枯梢率增加,进而影响了林下土壤碳库储量和周转,但目前关于梭梭枯梢对土壤碳库影响的研究还较少,未来应加强这方面的研究。 六、历年获奖情况 无 七、成果简介 本项目通过采用野外调查与室内分析相结合的方法,研究民勤干旱沙区种植人工梭梭林4, 13, 36年后的土壤有机碳（Soil organic carbon, SOC）、无机碳（Soil inorganic carbon, SIC）、全氮（Total nitrogen, TN）和总碳（soil total carbon, TC）含量及储量变化特征。结果表明：流动沙地种植梭梭后,0-50 cm层灌丛下和行间SOC和TN含量总体随造林年限增加而增加,5-50 cm层灌丛下SIC含量在13年梭梭林地最高。36年13年林地0-50 cm层灌丛下SOC和TN储量均高于行间,而13年灌丛下SIC储量低于行间,4年灌丛下5-50 cm层SOC、TN和SIC储量均低于行间。0-50 cm层土壤有机碳、无机碳、全氮储量增幅分别为102.44%,24.66% 和54.55%,36年林地SOC和TN储量随土层加深先降低后增加,但4和13年和流动沙地SOC、SIC和TN储量均随土层加深而增加。土壤有机碳占总碳比例随造林年限增加而增加。相关分析结果表明,土壤颗粒组成、造林年限、土层深度等与土壤有机碳、全氮和无机碳储量显著相关（P﹤0.01）。研究发现,民勤干旱沙区造林提高了土壤碳库截存量,并且随林龄增长而增长。