一种利用榆树及其林下结皮提高荒漠区固碳能力的方法与流程

本发明涉及提高荒漠区碳固存技术，具体涉及利用榆树(ulmuspumilal.)种植提高荒漠区植被与土壤固碳能力，同时利用林下人工生物结皮提高荒漠区地下有机碳固定和光合固碳的方法。

背景技术：

目前，全球气候变化已经成为不争的事实，大规模的人类活动所引起的生态系统碳循环和碳收支失衡是全球变暖的主要推手。研究表明，随着全球尺度内碳收支持续失衡，全球干旱半干旱区面积将会加速扩张，到21世纪末将占全球陆地表面的50％以上。同时全球干旱半干旱区扩张面积的75％将发生在发展中国家，进一步增加发展中国家土地退化的风险和扩大国家间经济发展两极分化的程度，进而影响世界的和谐与稳定(黄建平)。固碳增汇成为减缓全球变暖最有效的途径，也成了各国、各行业发展的重要内容之一。陆地生态系统是全球碳循环的重要区域，其碳循环在全球气候变化中发挥着重要作用，而干旱区、半干旱区面积约占全球陆地表面的三分之一(lal)，中国荒漠生态系统面积所占比重更大。因此，在全球气候变暖的背景下，增加荒漠区固碳量已经成为全球固碳増汇不可忽视的一部分。

通过植树造林和合理经营人工林是增加荒漠区碳汇能力、减缓大气中co2浓度的有效途径。李跃林等通过对几种人工林的土壤碳储量进行研究，研究表明人工林能够有效地增加土壤有机碳的积累。同时通过人工造林提高荒漠区树木存活率，以此提高荒漠区植被覆盖度，促进人工林对大气中无机碳的固定，提高荒漠区固碳量。榆树具有耐旱、耐寒、耐高温并且在肥力极差、含水量极低的固定、半固定的沙地及流动沙丘、丘间低地正常生长的特点，可以作为荒漠区人工造林的重要树种(蒋齐等)。同时榆树根系十分发达，抗风能力强，保土效果佳、萌芽力强，且生长速度快，寿命长，页面滞尘效果好，且相对其他一些树种而言，其固碳能力强，能更加有效的固定大气中co2。且随着榆树林生长发育，大量细沙、颗粒物逐渐沉积下来，同时大量枯枝落叶进入土壤，在微生物作用下凋落物逐渐被分解，使得土壤有机质含量增加，提高荒漠土壤含碳量。

生物结皮即由隐花植物(藻类、地衣和苔藓等)及与之相关的微生物(细菌真菌等)与表层土壤相互作用形成的一种特殊生命体(westne)。生物结皮在荒漠生态系统中发挥着重要生态作用，生物结皮具有提高土壤稳定性和减少风蚀的作用(胡春香等)，生物结皮可缓解降低的溅蚀，保持土壤的空隙结构，促进降水渗入，提高土壤持水能力，减少土壤表层侵蚀(belnap)，同时结皮中苔藓、藻类和地衣可通过光合作用增加表层土壤有机碳含量(李新荣)。

技术实现要素：

本发明目的在于选择榆树作为造林树种，进行人工林的建设，提高榆树林存活率，利用其较佳的固碳能力，增加植被对大气co2的固定量，并且榆树发达的根系有助于土壤有机碳的固定，同时在林下人为提高生物结皮盖度，改良土壤，增加荒漠区表层土壤有机碳含量，改善荒漠生态环境，提高荒漠区固碳能力，为应对气候变化做出积极贡献。

一种利用榆树及林下结皮提高荒漠区固碳能力的方法，包括如下步骤：

步骤一，收集当地牧草、秸秆、落叶，加入微生物在人工林培育区域进行堆肥，改良土壤质量，为人工林提供适宜的种植环境；

步骤二，对人工林培育区域整地，移植健康无病虫害榆树苗，并利用滴灌技术为榆树苗提供水分，移植前后共滴灌20-30次，平均每677m²培育区域灌溉10～15m³；其中，移植榆树苗的苗高大于1.5m，行间距为(2.5-3.5)m*(2-3)m；

步骤三，从当地自然生长的榆树林下取生物结皮，通过人工培育的方式进行规模化培育，然后再接种至人工林下，覆盖人工林下60～80％面积，滴灌并施加营养液；同时通过覆膜保温、遮阳及喷灌降温处理，保持生物结皮的生长温度为10～28℃，生长湿度为70～80％。

优选地，在人工林培育区域间作或套作矮杆作物。

优选地，所述矮杆作物为喜温耐旱作物。

优选地，所述喜温耐旱作物为西瓜或棉花。

优选地，步骤二中榆树苗的行间距为3m*2.5m。

优选地，所述微生物为复合微生物菌剂。

优选地，步骤三营养液为konp营养液，每升蒸馏水含有ca(no3)·4h2o1g、kno30.25g、mgso4·7h2o0.25g、kh2po40.25g、znso4·7h2o0.03g。

本发明的有益效果：

本发明以榆树作为造林树种，进行人工林的建设，利用其较佳的固碳能力，增加植被对大气co2的固定量，并且榆树发达的根系有助于土壤有机碳的固定，同时在林下人为提高生物结皮盖度，改良土壤，增加荒漠区表层土壤有机碳含量，提高荒漠区固碳能力。

附图说明

图1-5为种植4年后4种不同土壤soc含量垂直分布比较。

具体实施方式

下面结合附图和实施例具体介绍本发明的技术方案。

实施例1：

一种利用榆树及林下结皮提高荒漠区固碳能力的方法，包括如下步骤：

步骤一，收集当地牧草、秸秆、落叶，加入复合微生物菌剂在人工林培育区域进行堆肥，改良土壤质量，为人工林提供适宜的种植环境；

步骤二，对人工林培育区域整地，移植健康无病虫害榆树苗，并利用滴灌技术为榆树苗提供水分，移植前后共滴灌约25次，平均每677m²培育区域灌溉13m³；其中，移植榆树苗的苗高大于1.5m，行间距为3m*2.5m；

步骤三，从当地自然生长的榆树林下取生物结皮，通过人工培育的方式进行规模化培育，然后再接种至人工林下，覆盖人工林下约70％面积，滴灌并施加konp营养液，konp营养液制备方法为：每升蒸馏水含有ca(no3)·4h2o1g、kno30.25g、mgso4·7h2o0.25g、kh2po40.25g、znso4·7h2o0.03g)；同时通过覆膜保温、遮阳及喷灌降温处理，保持生物结皮的生长温度约20℃，生长湿度约为75％。

其中，榆树苗移植前后共滴灌20-30次保证平均每677m²培育区域灌溉10～15m³均可；移植榆树苗的苗高大于1.5m，行间距在(2.5-3.5)m*(2-3)m均可；生物结皮覆盖人工林下60～80％面积均可，生物结皮的生长温度控制在10～28℃，生长湿度控制在70～80％均可。

同时，还可以间作或套作西瓜或棉花等喜温耐旱的矮杆作物。

实施例2：

在当地原始荒漠区使用与实施例1相同的方法人工培育新疆杨和俄罗斯杨，培育过程中，为使新疆杨和俄罗斯杨在最佳状态，灌溉量、种植行间距根据新疆杨和俄罗斯杨的生长特性适当调整，这是本领域技术人员可以实现的。

种植4年后对当地原始荒漠区、人工榆树林、新疆杨林、俄罗斯杨林土壤进行采样，不同种植样地进行垂直方向(0-20cm、20-40cm、40-60cm、60-80cm、80-100cm)土壤取样，对样地土壤有机碳含量(soc)垂直变化进行情况进行分析。4种不同土壤soc含量垂直分布特征如图1-5，土壤soc含量垂直分布变化规律为先减少后增加的趋势，榆树林soc含量最高值出现在0-20cm高度；俄罗斯杨树林与天然土壤soc最高值出现在80-100cm的土层；4种样地出现soc最低值的高度各不相同；总体来看，所有人工林土壤soc值在各土层含量均高于天然样地，且除了40-60cm土层中soc含量大小变化特征为榆树>俄罗斯杨>新疆杨>天然；其余各土层soc含量大小变化特征均为榆树>新疆杨>俄罗斯杨>天然，表明榆树林对于增加荒漠区土壤有机碳含量具有较佳效果。

四种不同土壤样地0-100cm平均soc含量情况如表1，可知不同树种种植地土壤平均soc含量均高于天然荒漠土壤含量，表明人工林培育有利于土壤有机碳含量的增加、固定。同时对不同树种种植地土壤soc平均含量进行对比，土壤平均soc含量为榆树>俄罗斯杨>新疆杨，说明培育人工榆树林对能够更加有效地增加荒漠区土壤有机碳含量。

表1不同土壤0-100cm平均soc含量表

本发明以榆树作为造林树种，进行人工林的建设，利用其较佳的固碳能力，增加植被对大气co2的固定量，并且榆树发达的根系有助于土壤有机碳的固定，同时在林下人为提高生物结皮盖度，改良土壤，增加荒漠区表层土壤有机碳含量，提高荒漠区固碳能力。生物结皮有助于提高土壤固碳能力，若在实施例1基础上不使用生物结皮，0-100cm土壤平均soc含量将降低30％；若在konp营养液中添加0.5g/l硫酸铝和0.2g/l硼酸制备得到改良的konp营养液，相同滴灌量下，生物结皮的固碳能力会进一步提高，0-100cm土壤平均soc含量可以进一步提高65％，进一步提高荒漠区固碳能力。

上述实施例的作用仅在于说明本发明的实质性内容，但并不以此限定本发明的保护范围。对本发明技术方案进行简单修改或者简单替换不脱离本发明技术方案的实质和保护范围。