黑河中游荒漠景观土壤有机碳、水分变异性及植物多样性研究

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1、黑河中游荒漠景观土壤有机碳、水分变异性及植物多样性研究第一章绪论1.1研究目的及意义目前，土壤物理、化学性质的空间变异已经成为土壤学家们所关注的问题，了解土壤性质的空间变异性是理解景观尺度上土壤中各种过程的关键(Corv增加到了367ppmv，CH4浓度从700ppbv增加到了1745ppbv，从19世纪末到现在，全球的平均温度已经增加了0.6℃，并且目前仍然在以0.017℃/年的速率持续增长着(IPCC2001)。这种全球气候的变化引发了一系列的全球环境问题，例如使冰川融化、海平面上升、陆地面积减少等，严重威胁着人类的生存和发展(Rodhe1990)，因此全世界的科学家们开始逐

2、渐对全球的碳循环及平衡问题进行关注(Schlesingeretal.1996;Amundson2001;DavidsonandJanssens2006;Suetal.2006)。在所有的碳库中，陆地碳库最容易受人类活动的影响，而土壤碳库作为陆地生态系统中最大的碳储存库，是全球气候变化过程中温室气体最主要的源和汇，在全球碳循环中起着十分关键的作用(Canadelletal.2000)。土壤碳库包括无机碳库和有机碳库，但绝大多数以有机碳的形式在土壤中储存，相对于土壤无机碳，土壤有机碳稳定性更差，更新速度更快，其较小的变动就能导致大气CO2等温室气体浓度较大幅度的波动，在全球碳循环和气

3、候变化中的贡献更大，同时土壤有机碳还在改善土壤结构、增加土壤持水性能、提高作物产量等方面扮演着重要的角色(Rossietal.2009;arlandandSchlamadinger1999;Batijes1999;Schlesinger1999;Lal2004)。因此，研究如何增加土壤有机碳的固定，降低大气中CO2浓度，从而使全球碳循环达到平衡，已经成为目前土壤学研究的一个热点问题。进行土壤固碳研究的一个首要前提就是要准确估算土壤的碳储存现状和土壤的固碳潜力，这就需要在不同尺度下以及不同生态环境下开展大量实际采样和测定，对土壤有机碳的空间分布及储量进行研究。第二章研究区概况、研究

4、内容和方法2.1研究区概况本论文野外试验点位于中国生态系统研究网络临泽内陆河流域综合试验站（以下简称为临泽站）。该站地处河西走廊的中段，黑河流域中游地区的甘肃省张掖市临泽县境内（99°51′-100°30′E，38°57′-39°42′N）（图2-1(a)和(b)），在地域上属于我国西北地区干旱荒漠绿洲风沙区，土壤侵蚀十分严重，荒漠化现象异常激烈。整个县区天然荒漠景观和人工绿洲景观交错分布，沙质荒漠与绿洲之间分布着广袤的砾质戈壁和流动沙丘。临泽站主站地处戈壁荒漠、绿洲（由老绿洲向荒漠扩张的边缘绿洲区）

5、与沙漠（巴丹吉林沙漠西南缘）的交汇处（地理坐标100°07′E，39°21′N，海拔1367m），属于典型的荒漠绿洲过渡带。该区属于大陆性温带干旱荒漠气候。主要特点为：气候复杂多变，夏季炎热，冬季寒冷，气温升降剧烈，干燥少雨，日照时间长，辐射强度大，昼夜温差大。多年平均降水量为117.1mm，降雨强度较小，且降水季节分配很不均匀，大多数降雨（约占全年降雨的65%）主要集中在7-9月，年际降雨也有很大的差异，年平均最高降雨量可以达到210.5mm，而年最低降雨量则为92.9mm。蒸发强烈，多年平均潜在蒸发量为2390mm，约为降雨量的20多倍

6、。大气温度最高为39.1°C，最低为-27°C，多年平均气温为7.6°C，高于10°C的年积温为3088°C，干燥指数为15.9，无霜期为105d(何志斌和赵文智2004)。空气的平均相对湿度为46%，年太阳辐射总量为611272.8Jm-2，年平均日照时数约为3045h。研究区常年风沙肆虐，以每年的3-5月风沙活动最为集中，风向主要以西北风为主，年平均风速为3.2ms-1，极大风速可达21ms-1，大风日数（大于8级）年平均为15d。风蚀是该地天然荒漠区的主要侵蚀类型。由于风蚀严重，导致该区天然荒漠植被退化，沙漠前移、农田受毁，风沙天气频

7、繁发生，可利用水、土资源不断减少，2.2研究内容通过野外采样，测定区域内0-40cm土壤的有机碳含量。通过经典统计和地统计知识分析土壤有机碳含量的空间变异特征，通过克里格插值方法模拟其空间分布状况及格局特征，并对土壤有机碳储量进行估算。通过在较长的时间尺度上对研究区网格法布设样点的表层土壤水分进行监测，在测定的土壤、地形和植被等因子的基础上，结合经典统计学和地统计学方法，分析表层土壤水分的空间分布特征、变异性以及影响因素。根据网格尺度上各样点表层土壤水分数据，分析比较不同质地区域