塔克拉玛干沙漠公路防护林土壤碳分布特征及其固碳潜力估算

论文摘要

塔克拉玛干沙漠位于亚欧大陆腹地,地处暖温带干旱气候区,气候极端干燥,地表水资源匮乏,地下水资源丰富但含盐量高,矿化度最高值接近30 g/L,高矿化度咸水成为限制植被生长的主要因素。长达522 km的沙漠公路沿线营建的防风固沙林已有10余年时间,通过抽取地下咸水进行滴灌。目前防护林植物生长良好,彻底根除了公路沙害,并大幅改善了沿线的地表景观。防护林建设对该区的土壤与环境都产生了巨大影响,研究防护林土壤碳储量与分布特征可以为沙漠人工生态系统服务功能的评估提供支撑。本文选取不同林龄（23a、21a、19a、17a）、不同矿化度水滴灌（28.40 g/L、18.36 g/L、10.00 g/L、4.82 g/L）的8段公路沿线防护林地段,树种组成以抗逆性极强的沙拐枣（Calligonum mongolicum）、柽柳（Tamarix chinensis）、梭梭（Haloxylon ammodendron）等灌木为主,流沙地为对照（CK）。通过野外采样和室内分析,系统研究了咸水滴灌下防护林土壤碳的分布特征及其影响因素,并对其固碳潜力进行了估算,以期为防护林的可持续管理提供理论依据。主要结论如下:（1）不同林龄防护林土壤有机碳含量（SOC）随土层深度的增加呈先上升后下降趋势,并在60 cm以下土层缓慢下降并最终趋于稳定;23a、19a、17a林龄防护林土壤无机碳含量（SIC）随土层深度增加呈先降后升趋势,而21a防护林随土层深度增加呈现“降-升-降”的趋势。表层（040 cm）SOC平均含量表现为23a>21a>19a>17a>CK,随着林龄的增加而增加,SIC平均含量表现为17a>19a>21a>23a>CK,随着林龄的增加而减小,但均高于流沙地。05 m剖面土壤碳密度表现为19a（162.06 kgC/m2）>23a（156.39 kgC/m2）>17a（144.53 kgC/m2）>21a（142.27 kgC/m2）>CK（133.93 kgC/m2）,其中无机碳密度（SICD）是有机碳密度（SOCD）的15.1416.35倍。防护林土壤仍具有较高固碳潜力,总固碳潜力为7.58 Tg,其中无机碳固碳潜力为7.31 Tg,有机碳固碳潜力为0.27 Tg。（2）不同矿化度水灌溉防护林SOC含量随土层深度的增加呈“降-升-降”的趋势并在2 m以下土层逐渐趋于稳定,SIC随土层深度的增加呈现先上升后下降最后缓慢上升并在3 m以下土层趋于稳定。流沙地SOC随着土层深度的增加而增加,SIC则随着土层深度的增加呈先增加后缓慢降低。05 m剖面SOC平均含量表现为28.40 g/L>18.36 g/L>10.00 g/L>4.82 g/L>CK,SIC平均含量表现为28.40 g/L>10.00 g/L>18.36g/L>4.82 g/L>CK,均呈现出随着灌溉水矿化度增加而增加的趋势。不同矿化度水灌溉林地05 m剖面土壤碳储量表现为28.40 g/L（173.83 kgC/m2）>10.00 g/L（153.66kgC/m2）>18.36 g/L（151.84 kgC/m2）>4.82 g/L（144.95 kgC/m2）>CK（133.87 kgC/m2）,其中SICD为SOCD的11.0115.57倍。（3）各处理土壤粒级分布总体表现为细砂粒（0.10.05 mm）>粗砂粒（>0.1 mm）>粉粘粒（<0.05 mm）。各处理粉粘粒含量随土层深度的增加呈先减小后增加趋势,且砂粒含量均远高于粉粒与粘粒的含量。粉粘粒在表层（00.4 m）含量较高,平均含量为7%13%,远高于流沙地的2.63%。流沙地粉粘粒含量较为稳定,约为2.5%,粗砂粒含量随着土层深度的增加呈增加趋势,细砂粒含量呈先降低后增加的“凹”型趋势。相同林龄条件下,粗砂粒与细砂粒SOC均随着灌溉水矿化度的增加而增加,粗砂粒SIC含量最低,粉粘粒与细砂粒SIC含量相差较小,粗砂粒SIC含量随着灌溉水矿化度的升高而增加,粉粘粒SIC含量随着灌溉矿化度的升高而降低。不同林龄防护林各粒级SOC与SIC含量均高于流沙地,其中粉粘粒SOC较流沙地增加量最大,粉粘粒的SIC含量随着林龄的增加而增加,而粗砂粒与细砂粒SIC含量则随着林龄的增加而减少。流沙地的SOC与SIC含量均表现为粉粘粒>细砂粒>粗砂粒。各粒级碳贡献率主要受到颗粒含量的影响,总体表现为细砂粒>粗砂粒>粉粘粒。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
•   1.1 研究目的与意义
•   1.2 国内外研究进展
•     1.2.1 干旱区人工植被碳储量与土壤碳分布
•     1.2.2 咸水灌溉对土壤环境的影响
•     1.2.3 不同粒级对土壤碳的影响
•     1.2.4 土壤固碳潜力
•   1.3 小结
• 第二章 研究内容与方法
•   2.1 研究区概况
•   2.2 研究内容
•   2.3 试验设计
•   2.4 样品采集
•   2.5 测定指标与方法
•     2.5.1 土壤含水量
•     2.5.2 土壤pH
•     2.5.3 土壤电导率
•     2.5.4 土壤有机碳
•     2.5.5 土壤无机碳
•     2.5.6 土壤容重
•     2.5.7 土壤粒级组成
•   2.6 数据处理
•   2.7 土壤固碳潜力的估算
•   2.8 技术路线
• 第三章 不同林龄防护林土壤碳分布特征
•   3.1 结果与分析
•     3.1.1 不同林龄防护林SOC分布特征
•     3.1.2 不同林龄防护林SIC分布特征
•     3.1.3 不同林龄防护林土壤碳密度分布特征与固碳潜力的估算
•     3.1.4 不同林龄防护林土壤含水量pH、电导率分布特征
•     3.1.5 不同林龄SOC和 SIC与各因素间的相关性分析
•   3.2 讨论
•     3.2.1 不同林龄对土壤碳分布的影响
•     3.2.2 不同林龄土壤碳密度的影响因素及固碳潜力分析
•   3.3 小结
• 第四章 不同矿化度咸水灌溉防护林土壤碳分布特征
•   4.1 结果与分析
•     4.1.1 SOC分布特征
•     4.1.2 SIC分布特征
•     4.1.3 土壤碳储量
•     4.1.4 土壤含水量、PH、电导率分布特征
•     4.1.5 相关性分析
•   4.2 讨论
•     4.2.1 咸水滴灌对防护林土壤碳分布的影响
•     4.2.2 土壤碳密度的影响因素
•   4.3 小结
• 第五章 土壤颗粒组成与不同粒级碳含量特征
•   5.1 结果与分析
•     5.1.1 防护林土壤颗粒分布特征
•     5.1.2 不同粒级SOC与 SIC含量
•     5.1.3 不同土壤粒级SOC贡献率
•     5.1.4 不同土壤粒级SIC贡献率
•   5.2 讨论
•     5.2.1 土壤颗粒分布特征
•     5.2.2 不同矿化度各粒级碳的分布特征
•     5.2.3 不同林龄各粒级碳的分布特征
•   5.3 小结
• 第六章 结论与展望
•   6.1 结论
•   6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简历

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 张谦

导师: 张建国

关键词: 土壤有机碳,土壤无机碳,碳储量,分布特征,土壤颗粒组成,碳贡献率,固碳潜力

来源: 西北农林科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学,农业科技

专业: 自然地理学和测绘学,农业基础科学,林业

单位: 西北农林科技大学

分类号: S714.2

总页数: 58

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