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西北林学院学报 2019年第4期34卷 1-7页

作者：张谦张建国王丽梅丁晓雪马爱生张红李利敏西北农林科技大学资源环境学院农业部西北植物营养与农业环境重点实验室

干旱半干旱荒漠区是一个潜力巨大的碳汇,荒漠植被建设则进一步加速了其固碳过程。探究咸水滴灌条件下塔克拉玛干沙漠公路防护林土壤碳垂直分布特征及其影响因素,可为干旱荒漠区人工林碳储量的估算和可持续管理提供科学依据。选择沙漠公... 详细信息

干旱半干旱荒漠区是一个潜力巨大的碳汇,荒漠植被建设则进一步加速了其固碳过程。探究咸水滴灌条件下塔克拉玛干沙漠公路防护林土壤碳垂直分布特征及其影响因素,可为干旱荒漠区人工林碳储量的估算和可持续管理提供科学依据。选择沙漠公路沿线4.82~28.40g/L的4个高矿化度地下水滴灌的人工防护林,采集并分析了0~5m各层土壤有机碳(SOC)与无机碳(SIC)含量及碳密度的垂直分布特征及其与含水量、pH和土壤电导率(EC)间的相关关系。结果表明,SOC与SIC随土层深度的增加分别呈现“减-增-减”与“增-减-增”趋势,并最终分别在2m和3m以下土层趋于稳定;浅层(0~40cm)土壤有机碳密度(SOCD)和无机碳密度(SICD)分别比流沙地增加了73%~346%和1.5%~14.0%,5m深土层SOCD、SICD和总碳密度分别增加了8.3%~28%、5.4%~58%和8.3%~29.9%,其中SICD为SOCD的13.3倍;人工林SOC分布与含水量和EC呈正相关,SIC与含水量同样呈正相关,同时SOC与SIC间相关关系为正相关。总之,荒漠人工防护林建设显著提高了SOC与SIC储量,且灌溉水矿化度、土壤含水量和EC均对SOC和SIC储量及垂直分布产生不同程度的影响。

关键词：土壤有机碳土壤无机碳碳密度沙漠公路防护林咸水滴灌

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沙漠公路防护林主要植物种凋落物的分解特征

沙漠公路防护林主要植物种凋落物的分解特征

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作者：张雪梅新疆大学

学位级别：博士

塔里木沙漠公路沿线气候条件极端干旱、水资源匮乏、地下水矿化度高、风沙活动强烈、沙丘流动性极强。塔里木沙漠公路作为联通新疆南北疆的交通要道,是世界上穿越流动沙漠最长的等级公路。沙漠公路两侧建立了就地利用高矿化度地下水滴灌... 详细信息

塔里木沙漠公路沿线气候条件极端干旱、水资源匮乏、地下水矿化度高、风沙活动强烈、沙丘流动性极强。塔里木沙漠公路作为联通新疆南北疆的交通要道,是世界上穿越流动沙漠最长的等级公路。沙漠公路两侧建立了就地利用高矿化度地下水滴灌,以高抗逆性的柽柳属（Tamarix Linn.）、沙拐枣属（Calligonum L.）和梭梭属（Haloxylon Bunge）灌木和小乔木为主要造林树种的生物防沙体系,即塔里木沙漠公路防护林。塔里木沙漠公路防护林所处的特殊地理环境,使得防护林凋落物分解所释放的养分成为植物营养和土壤肥力的主要来源。本文以塔里木沙漠公路防护林内乔木状沙拐枣（Calligonum arborescens）、梭梭（Haloxylon ammodendron）和多枝柽柳（Tamarix ramosissima）的凋落物为研究对象,于2012年2014年通过野外定点监测、原位分解试验、定点控制试验和室内凋落物样品分析,研究了塔里木沙漠公路防护林三种主要植物种凋落物的凋落量及其组成随定植年限增加的动态变化特征;分析了不同凋落物类型、不同定植年限防护林地、不同林龄凋落物和不同控制措施对凋落物的质量残留率、分解速率、分解过程中元素（C、N、P、K、Ca、Mg、木质素和纤维素）及元素比值动态变化特征的影响。揭示了塔里木沙漠公路防护林凋落物的凋落动态,探讨了控制措施对凋落物分解的影响;阐明了塔里木沙漠公路防护林凋落物分解过程、养分迁移模式及主要影响因素。主要结论如下:塔里木沙漠公路1995年、1998年、2001年、2004年和2006年定植防护林的年总凋落量分别为7.93 t·hm-2、6.19 t·hm-2、10.54 t·hm-2、9.10 t·hm-2、8.31 t·hm-2。各定植年限防护林三种植物的年凋落量均以柽柳最高,且秋季最高。凋落物组成均以梭梭同化枝、柽柳枝和沙拐枣同化枝的凋落量最高,占年总凋落量的70.58%88.93%。不同定植年限防护林,总凋落量和主要凋落组分凋落量的月动态趋势皆呈三峰型,峰值出现在3～5月、7月、9～11月,最高值均出现在11月。其余凋落物组成呈不规则变化且峰值出现的时间有所差异,梭梭老枝和柽柳叶为5～7月,梭梭果为9～10月,沙拐枣果为6～7月,柽柳花和沙拐枣花凋落在5～8月。沙漠公路防护林组成物种的遗传和生态学特性、生理过程和气候条件影响凋落量及其组成的凋落动态。在塔里木沙漠公路不同定植年限防护林地,三种凋落物的分解速率从高到低分别为多枝柽柳枝（0.24～0.32 g·g-1·a-1）,乔木状沙拐枣同化枝（0.17～0.23 g·g-1·a-1）,梭梭枝（0.13～0.18 g·g-1·a-1）。三种凋落物分解速率最低值均出现在1995a防护林地;分解速率最高值,多枝柽柳枝和乔木状沙拐枣同化枝出现在2004a防护林地,梭梭枝出现在2001a防护林地。防护林定植年限通过凋落物分解的微环境直接或间接影响凋落物分解。凋落物初始C、P、K和Mg含量是分解前期的主要控制因子;初始木质素、纤维素含量,C/N和N/P比值是分解中期和后期的主导因子。在720d的分解过程中,三种凋落物的C元素呈净释放模式,N和P元素呈富集-释放模式,K元素呈释放-富集模式,梭梭枝和乔木状沙拐枣同化枝的Ca和Mg元素呈净富集模式,多枝柽柳枝的Ca和Mg元素呈释放-富集模式。木质素和纤维素含量呈先升高后降低的变化趋势,木质素在分解后期低于初始浓度,纤维素始终高于初始浓度。沙漠公路防护林凋落物的元素迁移动态主要受到凋落物基质质量、元素自身特性、分解阶段和分解环境等的综合影响。不同控制措施以及不同林龄凋落物的地表和埋深处理,凋落物分解速率最高为梭梭同化枝,多枝柽柳枝次之,最低为乔木状沙拐枣同化枝。不同控制措施对凋落物分解速率的影响有所差异,对照组乔木状沙拐枣同化枝、梭梭同化枝和多枝柽柳枝凋落物分解速率分别为0.53 g·g-1·a-1、0.94 g·g-1·a-1、0.55 g·g-1·a-1。各控制措施中,沙埋10cm三种凋落物的分解速率（0.92～1.69 g·g-1·a-1）最高,矿化度29.7g·L-1水灌溉的分解速率（0.31～0.54 g·g-1·a-1）最低。沙埋（0.69～1.69 g·g-1·a-1）、灌水周期7d（0.69～1.34 g·g-1·a-1）、施用磷钾复合肥（0.57～1.25 g·g-1·a-1）和淡水灌溉（0.59～1.12 g·g-1·a-1）显著提高三种凋落物的分解速率。控制措施通过改变凋落物分解的微环境从而影响凋落物分解速率,水分是主要影响因素。凋落物的初始N含量和C/N、木质素/N比值是不同控制措施下凋落物分解速率的主要控制因素,凋落物初始养分含量能较好的预测初期分解速率,凋落物难分解物质是控制后

关键词：沙漠公路防护林盐生木本植物分解速率养分迁移控制措施

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塔里木沙漠公路防护林地表凋落物分解对施肥的响应

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生态学报 2017年第5期37卷 1506-1514页

作者：张雪梅王永东徐新文雷加强孙景鑫中国科学院新疆生态与地理研究所乌鲁木齐830011 新疆大学资源与环境科学学院乌鲁木齐830046 中国科学院大学北京100049 国家荒漠-绿洲生态建设工程技术研究中心乌鲁木齐830011

为探讨沙漠公路防护林地表凋落物的分解速率和养分释放动态对施肥的响应,采用凋落物分解袋法,对塔里木沙漠公路防护林地乔木状沙拐枣(Calligonum arborescens)同化枝、梭梭(Haloxylon ammodendron)同化枝和多枝柽柳(Tamarix ramosissima... 详细信息

为探讨沙漠公路防护林地表凋落物的分解速率和养分释放动态对施肥的响应,采用凋落物分解袋法,对塔里木沙漠公路防护林地乔木状沙拐枣(Calligonum arborescens)同化枝、梭梭(Haloxylon ammodendron)同化枝和多枝柽柳(Tamarix ramosissima)枝凋落物在施肥处理下的分解及养分释放特征进行研究。结果表明:经过420d的分解,3种凋落物质量残留率在对照(不施肥)、施用氮肥、施用磷钾复合肥处理间存在显著性差异(P<0.05)。乔木状沙拐枣同化枝、梭梭同化枝和多枝柽柳枝在对照处理下的质量残留率分别为56.95%、31.32%和50.24%。施肥处理下3种凋落物均呈现出梭梭同化枝分解速率最快,多枝柽柳枝次之,乔木状沙拐枣同化枝分解最慢。施用磷钾复合肥极显著提高了3种凋落物的分解速率(P<0.01);施用氮肥则促进多枝柽柳枝的分解,抑制乔木状沙拐枣和梭梭同化枝的分解。凋落物分解过程中,对照组3种植物凋落物的C、N、P和K元素均呈现净释放状态;施肥后凋落物的N、P和K元素呈现出富集-释放的模式。凋落物初始P含量和C/N、C/P比值是分解初期的主导因素,初始K、木质素、纤维素含量和C/N、木质素/N比值是分解后期的主要控制因素。研究表明,施肥显著影响沙漠公路防护林地表凋落物的分解,增加防护林地表凋落物的养分归还量,延后养分释放的时间,改善塔里木沙漠公路防护林地的土壤肥力。凋落物初始C/N比值是预测塔里木沙漠凋落物分解的重要因素,且不同分解时期影响凋落物分解的初始化学组成有所差异。

关键词：质量残留率分解速率养分施肥沙漠公路防护林

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塔克拉玛干沙漠公路防护林带不同林分的凋落物贮量及土壤性质研究

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土壤通报 2015年第3期46卷 656-663页

作者：邹飏阳靳正忠张栋栋李生宇徐新文中国科学院新疆生态与地理研究所新疆乌鲁木齐830011 中国科学院大学北京100049

以塔克拉玛干沙漠腹地塔中地区不同林龄(5 a生、10 a生、13 a生、16 a生)沙漠公路防护林为研究对象,选取林带内滴头处和滴头外两个不同位置,对3种植物林带地表凋落物和对应0~10 cm的土壤进行收集、取样和化学分析。结果表明:防护林带内... 详细信息

以塔克拉玛干沙漠腹地塔中地区不同林龄(5 a生、10 a生、13 a生、16 a生)沙漠公路防护林为研究对象,选取林带内滴头处和滴头外两个不同位置,对3种植物林带地表凋落物和对应0~10 cm的土壤进行收集、取样和化学分析。结果表明:防护林带内凋落物平均厚度沙拐枣(Calligonum mongolicum)10.9~14.8 cm,贮存量6.6~23.0 t hm-2;柽柳(Tamarix chinensis)9.2~11.8 cm,贮存量5.0~16.5 t hm-2;梭梭(Haloxylon ammodendron)6.3~11.0 cm,贮存量4.6~12.7 t hm-2。三树种对应土壤全N、全P、全K含量表现出不同的动态过程,其中全N全P均随定植年限的增加总体上属于富集过程,全K含量随定植年限的增加呈波浪式变化。三种土壤微生物数量随着土壤深度的增加而呈递减趋势。不同林龄防护林带内蔗糖酶、蛋白酶以及脲酶的活性变化趋势基本呈现滴头处大于滴头外。由此可见该地区的浇灌模式会对土壤各营养物质的积累与生物活性的表达产生一定影响。

关键词：沙漠公路防护林凋落物土壤微生物土壤酶活性

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塔克拉玛干沙漠防护林植物对咸水滴灌的响应及灌溉制度优化

塔克拉玛干沙漠防护林植物对咸水滴灌的响应及灌溉制度优化

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作者：刘娇西北农林科技大学

学位级别：博士

人工防护林是国际上广泛采用的重建沙区生态和防治沙害的措施。水分是影响荒漠生态系统结构稳定性和维持功能正常的关键因子,也是制约植被生长的最大限制因子。蒸腾作用是植物水分耗散的主要途径,参与并影响生态系统的物质循环与能量流... 详细信息

人工防护林是国际上广泛采用的重建沙区生态和防治沙害的措施。水分是影响荒漠生态系统结构稳定性和维持功能正常的关键因子,也是制约植被生长的最大限制因子。蒸腾作用是植物水分耗散的主要途径,参与并影响生态系统的物质循环与能量流动,同时受到环境因子的影响。光合作用作为生理代谢和物质积累的基本单元,对外界环境的变化很敏感,是分析植物生长和代谢对环境响应的重要环节。为更好地解释咸水滴灌对塔克拉玛干沙漠公路防护林植物生理的影响,进一步优化灌溉制度,本研究选取防护林带沙拐枣和梭梭为研究对象,通过田间控制试验,研究了三个灌水量（W1=17.5 mm,W2=25 mm,W3=35 mm）和三个灌水周期（F1=10 d,F2=20 d,F3=40d）(共9个处理)的土壤水分动态和植物蒸腾、光合特征,并利用模糊综合评价模型得出沙拐枣和梭梭林地的最优灌溉措施。主要结论如下:1)揭示了不同灌水处理下的水分动态特征,明确了不同的灌水处理对防护林土壤水分的影响。在咸水灌溉条件下,W1和W2灌水量下土壤水分入渗深度为50-60 cm,而W3灌水量下土壤水分入渗深度为100 cm。0-100cm土壤水分含量在灌水周期内与灌水后天数呈三次多项式关系。灌水后浅层0-60cm土壤水分变化可以分为快速下降期（1-9d）、缓慢下降期（9-19d）、相对稳定期（19-39d）,并与土壤初始含水量关系密切;60 cm以下土层中土壤水分在灌水后变化缓慢。因此,在相同的灌水总量下,增加单次灌水量,延长灌水周期,能够使得灌溉水入渗到深层土壤中,减少无效蒸发,有利于土壤水分贮存。5-7月为土壤水分净消耗期,7-9月为土壤水分净补给期。以0-100 cm和0-300 cm土壤9月和5月的储水量差值均增大为依据,除W2F1和W2F3处理外,其它所有灌水制度都有利于沙拐枣林地土壤水分储水量增加;除W1F1、W1F2、W1F3和W2F2处理外,其它所有处均有利于梭梭林地土壤储水量增加。但只有W3灌水量下浅层和深层土壤储水量均有增加。2)探究了不同的灌水处理下的防护林植物茎流特征,量化了干旱胁迫对防护林植物茎流的影响。随着灌水量的增加,沙拐枣茎流通量午间高峰时间延长,梭梭茎流峰值时间提前,两种植物日累积茎流通量均增大。在相同的灌水量下,植物日累积茎流通量在20 d灌水周期下最大。两种植物枝条茎流通量与植物吸水层土壤水分含量的相关性更大。两种植物茎流与环境因子间存在一定的时滞,相关性太阳辐射>温度>相对湿度>饱和水汽压差。利用太阳辐射、气温、相对湿度、风速、土壤含水量和土壤温度实时监测数据以及植物物候指标,采用BP-神经网络对两种植物的茎流进行拟合,拟合曲线R2均大于0.96,BP-神经网络可以用来估算和预测植物茎流通量。3)探究了不同灌水处理下的防护林植物光合特征,阐明了干旱胁迫对防护林植物光合特征的影响。两种植物的净光合速率（P_n）日均值表现为W3>W1>W2;蒸腾速率（Tr）日均值表现为W1>W3>W2。轻度水分胁迫下沙拐枣主要通过在清晨提高P_n且午间采取光合午休来提高水分利用效率（WUE）,梭梭在午间采用高蒸腾的方式避免高温对叶片的伤害及其导致的WUE下降;随着胁迫程度的增大,梭梭和沙拐枣P_n和Tr均降低,但Tr降低更多,以此来提高WUE。水分胁迫下沙拐枣和梭梭光饱和点（LSP）、光补偿点（LCP）、暗呼吸速率（Rd）降低,植物在遭受水分胁迫时光合能力减弱,更容易出现光抑制,暗呼吸速率的降低有利于植物在干旱条件下物质的积累。在大气相对湿度（RH）较高时,对土壤水分胁迫具有一定的补偿作用。4)结合不同灌水处理下的土壤水分特征和防护林植物光合、茎流特征,利用模糊综合评价模型,优化了塔克拉玛干沙漠腹地防护林植物节水灌溉制度。最终得出:在4.03g L-1咸水滴灌条件下,沙拐枣林地的最优灌水处理为W2F1（单次灌溉量25 mm,灌水周期10 d）,梭梭林地最优灌水处理为W2F2（单次灌水量25 mm,灌水周期20 d）。综上所述:塔克拉玛干沙漠腹地防护林土壤水分在目前的灌溉措施下,供给植物生长有一定的盈余,在适度的水分胁迫下,防护林植物能够通过自身光合和茎流的调整来提高水分利用效率。因此,在塔克拉玛干沙漠腹地防护林带采用节水灌溉措施是可行的。本研究可以为塔克拉玛干沙漠防护林带节水灌溉措施的制定提出一定的基础数据和理论依据。

关键词：沙漠公路防护林咸水滴灌土壤水分动态植物光合特征植物茎流特征

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极端干旱荒漠区咸水灌溉下不同灌木林地的固碳效应

极端干旱荒漠区咸水灌溉下不同灌木林地的固碳效应

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作者：谢梁琛西北农林科技大学

学位级别：硕士

塔克拉玛干沙漠自然环境条件极为恶劣,气候极端干旱,水分蒸发剧烈,自然植被极为匮乏。沙漠公路防护林树种以优良的防风固沙灌木为主,抗逆性强,林带配置方式采用行间混交,通过抽取区域地下咸水进行滴灌。本研究选取沙漠公路防护林不同林... 详细信息

塔克拉玛干沙漠自然环境条件极为恶劣,气候极端干旱,水分蒸发剧烈,自然植被极为匮乏。沙漠公路防护林树种以优良的防风固沙灌木为主,抗逆性强,林带配置方式采用行间混交,通过抽取区域地下咸水进行滴灌。本研究选取沙漠公路防护林不同林龄（18a、20a、22a、24a）的三种灌木林地(柽柳（Tamarix chinensis,CL）、沙拐枣（Calligonum mongolicum,SG）和梭梭（Haloxylon ammodendron,SS）)为采样点,流沙地作为对照（CK）,通过野外采样、室内分析与数据分析相结合,探究了沙漠公路防护林不同灌木林地土壤碳的垂直分布特征及理化性质对其的影响,并进一步估算了其固碳潜力,以期为防护林建设和管理提出合理性建议。主要结果如下:（1）三种灌木林地土壤有机碳（SOC）含量与流沙地相比显著提高,SOC含量随着土层深度的增加呈先升高再降低,之后于100 cm左右趋于稳定的趋势。其中SG林地SOC含量最高,CL林下最低,表现为SG（1.74 g/kg）>SS（1.52g/kg）>CL（1.27 g/kg）>CK（0.94 g/kg）。SS、SG林地SOC含量随着林龄的增长而升高,CL则相反。2 m深度SOCD表现为SG（4.39 kg C/m2）>SS（3.91kg C/m2）>CL（3.40 kg C/m2）>CK（2.91 kg C/m2）。（2）三种灌木林地土壤无机碳（SIC）含量与流沙地相比显著提高。18a、22a林地SIC随着土层深度的增加呈先上升后降低趋势,而20a、24a林地SIC则呈不断降低趋势。18a、22a、24a林地SIC含量表现为SS（12.26 g/kg）>SG（11.97g/kg）>CL（11.88 g/kg）>CK（10.53 g/kg）,20a林地SIC含量表现为SS（10.58g/kg）>CK（10.53 g/kg）>SG（10.42 g/kg）>CL（7.07 g/kg）。三种灌木林地的土壤无机碳密度（SICD）在2 m深度表现为SS（36.63 kg C/m2）>CL（35.99 kg C/m2）>SG（34.65 kg C/m2）>CK（29.37 kg C/m2）。（3）三种灌木平均生物量大小表现为SG（27.62 kg/株）>SS（15.31 kg/株）>CL（7.00 kg/株）,三者生物量均随林龄的增长而增长,且相对增长量越来越低并趋于平稳。枯落物含量随林龄的增长而增加,且相对增长量越来越低并趋于平稳。（4）沙漠公路防护林2 m深度土层SOC和SIC储量分别为0.134、1.137Tg。经估算,整个沙漠公路防护林在2 m深度下SOC固碳潜力为0.141 Tg,SIC固碳潜力为2.003 Tg（占87.58%）,灌木及枯落物的固碳潜力为0.143 Tg,总固碳潜力高达2.287 Tg。综上所述,塔克拉玛干沙漠防护林建设固碳效益和固碳潜力巨大,而三种灌木中SG的生态固碳潜力最大,建议在塔克拉玛干沙漠地区的防护林建设过程中优先选择SG作为主要造林树种。

关键词：沙漠公路防护林土壤有机碳土壤无机碳碳储量生物量碳固碳潜力

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极端干旱区咸水灌溉人工防护林土壤可溶性碳的垂直分布及其影响因素

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环境科学 2020年第4期41卷 1950-1959页

作者：孟天歌吴路遥张少磊徐燕莹李雄张建国西北农林科技大学资源环境学院农业部西北植物营养与农业环境重点实验室杨凌712100 黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室杨凌712100

可溶性碳(DC)是土壤中最活跃的碳组分,植被恢复与重建加速了干旱荒漠区的碳循环过程.研究咸水灌溉下沙漠人工防护林地土壤剖面DC的分布,可为干旱荒漠区人工林的管理和开发利用提供理论支撑和决策依据.本研究选取塔克拉玛干沙漠公路沿线... 详细信息

可溶性碳(DC)是土壤中最活跃的碳组分,植被恢复与重建加速了干旱荒漠区的碳循环过程.研究咸水灌溉下沙漠人工防护林地土壤剖面DC的分布,可为干旱荒漠区人工林的管理和开发利用提供理论支撑和决策依据.本研究选取塔克拉玛干沙漠公路沿线5个不同矿化度咸水滴灌林地作为研究样地,流沙地为对照(CK),分析并讨论了0~1 m剖面土壤可溶性有机碳(SDOC)和可溶性无机碳(SDIC)的垂直分布特征及其与各因子间的相关关系.结果表明,CK与2.82 g·L^-1矿化度滴灌处理SDOC、SDIC呈"I"型分布,其分布满足线性函数关系,其他各样地SDOC和SDIC均呈"Γ"型分布,分布满足幂函数关系;所有处理表层SDOC、SDIC波动能力及贡献度均高于下层土壤,且SDOC波动及贡献度均大于SDIC,2.82 g·L^-1之外的各林地SDOC平均含量是SDIC的2~4倍;2.82 g·L^-1样地SDOC平均含量低于CK,其他各样地SDOC是CK的3~5倍,各样地SDIC含量较CK增加了15.0%~57.9%;矿化度高于2.82 g·L^-1的样地0~5 cm土层SDOC含量随灌溉水矿化度的增加而增加,各样地SDIC含量随矿化度的升高呈先增加后下降低趋势,4.82 g·L^-1样地达到最大.SDOC和SDIC与灌溉水矿化度、EC、SOC、SIC及土壤含水量均呈正相关关系,其中与土壤含水量表现出弱正相关,SDOC和SDIC与土层深度呈负相关关系;SDOC和SDIC与pH分别呈微弱的负相关和微弱的正相关.总之,灌溉水矿化度对SDOC和SDIC的垂直分布具有重要影响,同时与土壤含水量、土层深度、EC、SOC和SIC等因素紧密相关,这对极端干旱区人工林建设及管护具有重要意义.

关键词：土壤可溶性有机碳(SDOC) 土壤可溶性无机碳(SDIC) 土壤可溶性碳(SDC) 咸水灌溉沙漠公路防护林

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塔里木沙漠公路防护林凋落物分解特征研究

塔里木沙漠公路防护林凋落物分解特征研究

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作者：张栋栋中国科学院研究生院

学位级别：硕士

凋落物作为分解者的物质和能量来源,在森林生态系统养分循环过程中发挥着重要作用.凋落物分解释放的营养元素更是森林维持自身生长的重要物质来源,并通过分解过程来改善森林生态系统的生态功能.同时,由凋落物形成的枯枝落叶层是发挥森... 详细信息

凋落物作为分解者的物质和能量来源,在森林生态系统养分循环过程中发挥着重要作用.凋落物分解释放的营养元素更是森林维持自身生长的重要物质来源,并通过分解过程来改善森林生态系统的生态功能.同时,由凋落物形成的枯枝落叶层是发挥森林涵养水源、保持水土功能的主要作用层.\n 本文通过对塔克拉玛干沙漠腹地塔中地区不同林龄沙漠公路防护林(6a生、7a生、10a生、13a生)凋落物现存量、枯枝落叶层的持水性能以及(5a生、10a生、13a生、16a生)林带内的凋落物养分含量、土壤理化性质和土壤微生物活性测定分析,研究了不同林龄沙漠公路防护林的凋落物特征以及对土壤性质的影响,主要研究结果表明:\n (1)不同定植年限防护林内凋落物储量大小依次为:13a林带(***-2)>6a林带(***-2)>10a林带(***-2)>7a林带(***-2).防护林带内凋落物厚度除了受植株生长状况的影响外,还受到风沙活动的影响.\n (2)沙漠公路防护林林下未分解层凋落物持水量大小排序为:梭梭>柽柳>沙拐枣;而半分解层凋落物持水量的大小排序是:柽柳>梭梭>沙拐枣,且防护林内凋落物最大持水量半分解层均大于未分解层.各林龄不同树种不同分解程度的凋落物持水量与浸水时间之间呈对数关系,最佳拟合关系式为W=b+alogt,吸水速率与浸水时间之间呈幂函数关系,关系式为V=ktn,凋落物吸水速率在0-1h之内急剧下降,4h以后下降平稳,其吸水作用逐渐减小.\n (3)不同林龄沙漠公路防护林凋落物层,滴头处沙拐枣凋落物的全N、全P、全K平均含量介于3.58-17.68g·kg-1、0.18-1.17g·kg-1、2.08-5.80g·kg-1之间;梭梭凋落物层全N、全P、全K的平均含量在6.78-15.42g·kg-1、0.43-0.63g·kg-1、4.74-7.56g·kg-1之间变化;柽柳凋落物层全N、全P、全K的平均含量在8.62-15.03g·kg-1、0.37-0.58g·kg-1、3.35-5.62g·kg-1之间变化.16a生林带内凋落物层全N、全P含量高于其他定植年限林带内含量,柽柳凋落物全K含量的最高值出现在5a生林带,而梭梭和沙拐枣表现为10a生林带内含量最高.\n (4)不同林龄沙漠公路防护林各树种凋落物层对应土壤,滴头处沙拐枣对应土壤有机质2.0-4.7g·kg-1之间变化,全N介于0.12-0.25g·kg-1之间,全P介于0.43-0.52g·kg-1之间,全K介于24.25-25.22g·kg-1之间;梭梭对应土壤有机质2.6-4.1g·kg-1之间变化,全N在O.15-0.23g·kg-1之间变化,全P在0.45-0.52g·kg-1之间变化,全K在23.98-24.94g·kg-1之间变化;柽柳对应土壤有机质2.9-4.6g·kg-1之间变化,全N在0.16-0.24g·kg-1之间变化,全P在0.42-0.51g·kg-1之间变化,全K在23.93-25.05g·kg-1之间变化.滴头处凋落物层土壤pH值介于7.51-9.29之间,滴头外凋落物层土壤pH值介于7.53-9.81之间.三树种对应土壤有机质含量、全N、全P含量均随定植年限的增加而增加,全K含量随林带变化规律不显著.

关键词：沙漠公路防护林凋落物养分持水特征土壤性质

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塔克拉玛干沙漠咸水滴灌林地土壤溶解性碳分布及淋溶过程研究

塔克拉玛干沙漠咸水滴灌林地土壤溶解性碳分布及淋溶过程研究

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作者：孟天歌西北农林科技大学

学位级别：硕士

塔克拉玛干沙漠公路防护林生态工程的建设加速了极端干旱沙漠区的碳循环过程,在长期利用地下咸水进行灌溉及洗盐的过程中极易导致碳的迁移。探讨咸水灌溉下沙漠人工防护林地土壤剖面溶解性碳（DC）的分布规律及其淋溶过程,可为极端干旱... 详细信息

塔克拉玛干沙漠公路防护林生态工程的建设加速了极端干旱沙漠区的碳循环过程,在长期利用地下咸水进行灌溉及洗盐的过程中极易导致碳的迁移。探讨咸水灌溉下沙漠人工防护林地土壤剖面溶解性碳（DC）的分布规律及其淋溶过程,可为极端干旱荒漠区人工林的管理和开发利用提供理论支撑和决策依据。本研究以流沙地为对照（CK）,选取了5段不同矿化度水滴灌（2.82、4.82、10.00、18.36和28.41g/L）和4段不同林龄（19a、21a、23a和25a）的防护林地作为定位监测和采样点,同时采集塔克拉玛干沙漠研究站内17a林地的土壤用于室内土柱淋溶模拟试验,试验设置3种盐分（NaCl、CaCl2和Na2SO4）和4种矿化度（5、10、20和30g/L）的淋滤组合进行淋洗。通过野外采样、室内分析和室内土柱模拟,并结合Hydrus软件,系统研究和模拟了咸水滴灌林地土壤DC的分布特征、影响因素以及咸水对DC的淋溶过程,,以期进一步认识沙漠公路防护林的碳循环过程。主要研究结果如下: （1）不同林龄样地中,各林地DOC和DIC均表现出“（38）”型分布。不同林龄各样地DOC与DIC含量最大值均出现在0-10cm土层,此土层DOC、DIC波动能力和贡献度均高于下层土壤,且DOC波动和贡献度均大于DIC。所有林龄各样地中,21a林地DOC和DIC含量均显著高于其他样地,其DC均值为219.17mg/kg。冗余分析结果表明,影响各林龄样地DC分布的理化因素按影响大小排列,正相关:SOC>SIC>EC>pH,其中pH的正相关性极弱;负相关:h>含水量。（2）不同矿化度水灌溉样地中,CK与2.82g/L矿化度滴灌处理土壤溶解性有、无机碳（DOC和DIC）呈“I”型分布,其分布满足线性函数关系,其他各处理DOC和DIC均呈“（38）”型分布,分布满足幂函数关系。所有林地表层土壤DOC、DIC的波动能力及贡献度均高于下层土壤,且DOC波动及贡献度均大于DIC,2.82g/L外的各林地DOC平均含量是DIC的2～4倍。2.82g/L样地DOC平均含量低于CK,其他各样地DOC是CK的3～5倍,而各样地DIC含量较CK增加了15.0%～57.9%。DOC和DIC与灌溉水矿化度、EC、SOC、SIC及土壤含水量呈正相关关系,其中与土壤含水量表现出较弱正相关,DOC、DIC与土层深度呈负相关关系;DOC、DIC与pH分别呈微弱的负相关和微弱的正相关。（3）灌溉水中的盐分类型和矿化度对土壤DOC和DIC具有重要影响。随着灌溉水矿化度的增加,土壤淋洗出的DOC和DIC含量也有所增加,但并非线性增加,在20g/L的灌溉水矿化度的淋洗下DC含量最高。盐分对于土壤中DC淋滤的影响以阳离子为主,当盐分中Na+含量愈高,淋洗出的DOC与DIC的浓度也愈高,而盐分中Ca2+的存在则会使得淋洗出的DOC与DIC浓度降低。土壤淋洗液中的DC与EC存在线性关系,且拟合曲线R2均在0.93以上,同时,淋洗出的DC会对土壤溶液pH具有一定的缓冲作用。（4）Hydrus软件能够较为准确的模拟土壤水分和DC的运动。通过Hydrus-1D软件对室内土柱水分入渗和淋洗后土壤DC含量的结果进行模拟,模拟值与实测值较为吻合;利用Hydrus-2D软件模拟野外4.82g/L矿化度水灌溉样地一个灌溉周期内土壤DC的变化,发现在水平方向上,土壤DC迁移距离有限;垂直方向上,0-40cm土层DC有向下淋洗的现象,深层土壤DC相对稳定。综上所述,极端干旱区咸水灌溉会使土壤DC淋溶流失进入更深土层或地下咸水,这对了解沙漠公路防护林碳循环特别是增加土壤固碳具有积极意义。随着林龄的增加,DC含量并非线性增加,而受到地下凋落物（碳源）的输入情况而定;10.00～18.36 g/L矿化度的咸水灌溉会使得防护林地有较多的DC淋失,而残余在土壤水分中的DC会缓冲土壤pH,避免土壤过碱。灌溉水中的盐分类型和矿化度对土壤DOC和DIC具有重要影响,在20g/L的灌溉水矿化度的淋洗下DC含量最高;盐分对于土壤中DC淋滤的影响以Na+和Ca2+两种阳离子为主。总之,长期的咸水滴灌会使得沙漠公路防护林土壤DC分布及迁移发生变化。

关键词：沙漠公路防护林溶解性有机碳溶解性无机碳垂直分布特征咸水淋溶淋滤曲线 Hydrus模拟

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咸水滴灌下沙漠公路防护林土壤理化性质的变化

引用

中国生态农业学报 2009年第4期17卷 667-672页

作者：张建国徐新文雷加强王海峰李生宇中国科学院新疆生态与地理研究所乌鲁木齐830011 中国科学院研究生院北京100039

对塔克拉玛干沙漠腹地防护林地下咸水滴灌下0-30 cm各层风沙土的理化性质进行了测定。结果表明, 咸水滴灌下, 土壤结皮层枯枝落叶量随防护林定植年限的增加而增加；土壤结皮层、0-5 cm、5-15 cm和15-30 cm土层土壤紧实度随防护林定植年... 详细信息

对塔克拉玛干沙漠腹地防护林地下咸水滴灌下0-30 cm各层风沙土的理化性质进行了测定。结果表明, 咸水滴灌下, 土壤结皮层枯枝落叶量随防护林定植年限的增加而增加；土壤结皮层、0-5 cm、5-15 cm和15-30 cm土层土壤紧实度随防护林定植年限的增加而不断减小, 土壤有机质含量均随防护林定植年限增加而增加且自表层向下层逐渐减少, 土壤全盐量随防护林定植年限增加而逐渐降低且由表层向下层逐渐减少；结皮层各离子含量均随防护林定植年限增加而逐渐降低, 而0-5 cm、5-15 cm和15-30 cm土层各离子含量均随防护林定植年限增加而逐渐增加；结皮层、5-15 cm和15-30 cm土层土壤pH均随防护林定植年限增加而逐渐降低, 而0-5 cm土层pH随防护林定植年限增加而升高。

关键词：咸水滴灌风沙土土壤理化性质塔里木沙漠公路防护林塔克拉玛干沙漠

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