一种对荒漠灌丛沙堆土壤呼吸平均速率的观测方法技术

本发明专利技术公开了一种对荒漠灌丛沙堆土壤呼吸平均速率的观测方法，位点的选择包括如下步骤：(1)稳定阶段灌丛沙堆的选择：在荒漠边缘地带灌丛沙堆聚集分布区域，设置50m×50m的样地，在样地内选择沙堆形态完整、发育状态较为稳定的灌丛沙堆；(2)沙堆上适宜位点的确定：沿主风方向依次确定迎风坡底部、沙堆顶部及背风坡底部；用钢卷尺测定沙堆顶部到迎风坡底部的距离，再用钢卷尺确定适宜位点。本发明专利技术操作简单，在野外可快速定位，在沙堆上选择准确位点，设置土壤环对灌丛沙堆进行土壤呼吸平均速率的观测；减少了在沙堆上重复设置土壤环数量和野外工作量，对表层土壤和植被的破坏少、干扰小，在此位点上可对灌丛沙堆连续动态观测，满足科研要求。

A method for observing the average rate of soil respiration in desert shrubland

The invention discloses a method for the average rate of Nabkhas desert soil respiration observation method, site selection includes the following steps: (1) the stable stage of Nabkhas: aggregation distribution area in the desert edge of Nabkhas, set the 50m * 50m sample, selection of sand form a complete, stable shrub development status the sand in the plot; (2) the sand on suitable sites determined: along the main wind direction in order to determine the bottom of the bottom of the windward slope, sand top and leeward slope; Determination of sand top to the bottom of the windward slope with steel tape distance, and then determine the appropriate sites with steel tape. The invention has the advantages of simple operation, rapid positioning in the field, select the exact sites in the sand soil, setting ring observation the average rate of soil respiration to Nabkhas were reduced; in the sand soil ring and the number of repeat settings on field workload, topsoil and vegetation damage, less interference, this site can be on nabkha continuous dynamic observation, meet the requirements of scientific research.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种在荒漠灌丛沙堆上如何确定适宜的位点进行土壤呼吸平均速率和动态特征观测的方法，通过该方法确定的位点可消除沙堆自身空间差异性引起的土壤呼吸空间异质性，代表整个灌丛沙堆进行土壤呼吸的观测，适宜于对发育状况良好、植被生长正常、处于稳定阶段的各类灌丛沙堆土壤呼吸速率、动态特征等进行准确的观测，并能实现野外长期、连续监测的要求，属于生态

技术介绍
21世纪人类正面临着全球环境及可持续发展的巨大挑战。全球气候变暖、荒漠化面积进一步扩大等生态问题严重威胁着人类生存和社会经济的发展，大气中CO2作为主要的温室气体而备受关注。土壤呼吸速率相对微小的变化都会显著改变大气中CO2的浓度和土壤碳的累积速率，从而引起全球气候的剧烈变化。因此研究不同陆地生态系统土壤呼吸通量变化及特征是准确评估全球碳源/汇的时空分布并遏止温室气体浓度的持续升高的核心任务和热点问题。灌丛沙堆是我国干旱、半干旱地区特有的一种生物风积地貌类型，尤其在荒漠过渡带、绿洲边缘地带分布广泛。这些灌丛沙堆有白刺灌丛、泡泡刺灌丛、柽柳灌丛、锦鸡儿灌丛等等不同植被类型的灌丛，尤其在荒漠绿洲过渡带白刺灌丛沙堆更为典型。这些灌丛沙堆在防风固沙、生物多样性保护及维持该区域生态平衡、减少土壤碳释放等方面起着十分重要的作用。灌丛沙堆的外部形态特征从力学角度讲是一种动力平衡的状态，是在特定发育阶段过程中植物、风力和沙源三种因素相互作用共同形成的，因此，灌丛沙堆的形成和演化过程是由植被盖度、风力强度和沙源供应量三者相互作用又相互影响而决定的。植物在沙堆发育过程中起着十分重要的作用，灌丛沙堆起源于植物对近地面风沙流运动的干扰，在形成与发展过程中与植物的密度、枝条分布、高度、盖度以及风速和输沙率大小密切相关，是因为沙堆上生长的植物及植株密度可以改变沙堆表面的粗糙度，进而影响周围流场的分布。无论沙堆基本形态如何变化，沙堆与植物和沙物质沉积之间存在着相互联系又相互作用的反馈效应：即一方面植物生长越好，越能阻滞气流，沙质沉积就会越多，这样促使和刺激沙生植物根系和植株的生长，并逐渐的形成肥岛效应；另一方面，长势良好的灌丛植物又增强了沙堆表面的粗糙度，进一步使得表层沙物质沉积在灌丛周边，使灌丛沙堆逐步的增大，引起外部形态的变化，逐渐的改变沙堆上的水分分布、土壤质地等特征。如荒漠区的柽柳沙堆、白刺灌丛沙堆都是沙物质围绕植株沉积形成的典型灌丛沙丘。这些灌丛沙堆大的沙轴可达到20余米，小的沙堆沙轴也在5米左右，地貌形态基本呈半椭球体或近半球体，植被生长旺盛，沙堆发育状况已经达到稳定阶段。灌丛沙堆具有良好的防风、固沙、固碳等生态效益已得到广泛的共识。对灌丛沙堆土壤呼吸的研究已有相关的研究报道，主要是通过土壤呼吸速率的观测计算土壤碳释放量，进而为区域土壤碳源/汇功能的评估提供科学依据。这些灌丛沙堆由于独特的外部地貌特征，引起沙堆土壤水分、质地、土壤粒度、土壤有机质含量等具有较为明显的空间异质性，土壤“沃岛”效应也逐渐的凸显，由此也引起了灌丛沙堆土壤呼吸碳释放具有空间差异性，再加上当前在灌丛沙堆上设置观测位点和观测方法不尽相同，没有较为准确而又具体的观测沙堆代表性位点的方法，因此，在野外实际工作和观测过程中就存在观测位点不确定，观测位置不准确，随意性很大的问题，这样势必就会造成观测数据的不准确。如：有些研究者研究沙区人工植被土壤呼吸时只在沙丘迎风坡设置一个观测点，有些研究者又在沙堆迎风坡、背风坡和丘间地设置多个观测位点，还有研究者只选择灌丛植物内部和灌丛外部进行观测，或是只在沙堆顶部设置观测位点，等等，这些研究均忽略了灌丛沙堆自身空间异质性对土壤呼吸的影响这一因素，只是主观的确定观测位点，观测位置不准确，随意性很大。位点过少可能会造成数据的缺失和不准，而位点过多又会增加工作量，降低观测效率等等。如果选择观测位点不准确，最终将会对土壤碳释放值的计算存在偏差，进而也就影响了对区域环境的碳源汇功能的准确评价。如何准确的在沙堆上选择位点，用一个位点来代表整个灌丛沙堆进行土壤呼吸的测定，既能减少工作量又能提高观测精度和准确性将是今后指导灌丛沙堆土壤呼吸观测研究的重要方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术中的不足，提供一种对荒漠灌丛沙堆土壤呼吸平均速率的观测方法，通过这种方法在野外可以快速、准确的在灌丛沙堆上确定位点，设置观测土壤环，仅用此一个位点代表整个这个沙堆来测定土壤呼吸通量值，具有方法简便、观测数据准确度高，省时省力的特点。为实现上述目的，本专利技术公开了如下技术方案：一种对荒漠灌丛沙堆土壤呼吸平均速率的观测方法，位点的选择包括如下步骤：(1)稳定阶段灌丛沙堆的选择：在荒漠边缘地带灌丛沙堆聚集分布区域，设置50m×50m的样地，在样地中选择沙堆发育状况良好，表层没有吹蚀破损，灌丛植被生长旺盛的沙堆，此沙堆为发育状态较为稳定的灌丛沙堆，达到了蚀积平衡状态；(2)沙堆上适宜位点的确定：首先，选择上述步骤(1)中的沙堆，沿主风方向依次确定迎风坡底部、沙堆顶部及背风坡底部；其次，用钢卷尺测定沙堆顶部到迎风坡底部的距离，先确定迎风坡的中点位置，之后再用钢卷尺确定顶点与中点距离的中心位置，此位点即为代表这个灌丛沙堆整体平均土壤呼吸速率的位点。作为本专利技术的一种优选技术方案，土壤呼吸环的设置与观测包括如下步骤：在上述步骤(2)中确定的位点上垂直插入土壤呼吸观测用的土环，该土环为PVC管材质，管长度为12-18cm，管外径10cm，将土环内的枯枝落叶全部清除，地上枝条全部剪除，清除土环内的枯枝落叶，齐地面剪除地上枝条，表层土壤用手轻轻抚平使土环上边缘距表层土壤距离为2cm，静置24小时之后可采用土壤呼吸仪测定土壤呼吸速率。作为本专利技术的一种优选技术方案，所述沙堆迎风坡和背风坡的长度基本相等，地貌特征呈半椭球体或近半球体，植被盖度为30％-80％，其中迎风坡植被盖度大于背风坡植被盖度。本专利技术公开的一种对荒漠灌丛沙堆土壤呼吸平均速率的观测方法，具有以下有益效果：1.操作简单，在野外可快速定位，在沙堆上选择准确位点，设置土壤环对灌丛沙堆进行土壤呼吸速率的观测；2.设置一个位点即可代表整个灌丛沙堆的平均土壤呼吸速率，从而避免了灌丛沙堆自身空间差异对土壤呼吸速率产生的异质性，所得数值准确性高，代表性强；3.减少了在灌丛沙堆上重复设置土壤环的数量和野外工作量，对表层土壤和植被的破坏少、干扰小，在此位点上可对灌丛沙堆连续动态观测，满足科研要求。附图说明图1为白刺灌丛沙堆不同位点土壤呼吸速率拟合曲线；图2为白刺灌丛沙堆沿主风向各位点土壤呼吸速率拟合曲线；图3为处于生长时期的白刺灌丛沙堆土壤呼吸日动态变化；图4为处于休眠期的白刺灌丛沙堆土壤呼吸日动态变化；图5为发育稳定阶段白刺灌丛沙堆示意图；图6为白刺灌丛沙堆迎风坡中点位置的测定示意图；图7为白刺灌丛沙堆平均土壤呼吸观测最适位点的确定示意图。具体实施方式为使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本专利技术。如图1-图7所示，一种对荒漠灌丛沙堆土壤呼吸平均速率的观测方法，位点的选择包括如下步骤：(1)稳定阶段灌丛沙堆的选择：在荒漠边缘地带灌丛沙堆聚集分布区域，设置50m×50m的样地，在样地中选择沙堆发育本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对荒漠灌丛沙堆土壤呼吸平均速率的观测方法，其特征在于位点的选择包括如下步骤：(1)稳定阶段灌丛沙堆的选择：在荒漠边缘地带灌丛沙堆聚集分布区域，设置50m×50m的样地，在样地中选择沙堆发育状况良好，表层没有吹蚀破损，灌丛植被生长旺盛的沙堆，此沙堆为发育状态较为稳定的灌丛沙堆，达到了蚀积平衡状态；(2)沙堆上适宜位点的确定：首先，选择上述步骤(1)中的沙堆，沿主风方向依次确定迎风坡底部、沙堆顶部及背风坡底部；其次，用钢卷尺测定沙堆顶部到迎风坡底部的距离，先确定迎风坡的中点位置，之后再用钢卷尺确定顶点与中点距离的中心位置，此位点即为代表这个灌丛沙堆整体平均土壤呼吸速率的位点。

【技术特征摘要】
1.一种对荒漠灌丛沙堆土壤呼吸平均速率的观测方法，其特征在于位点的选择包括如下步骤：(1)稳定阶段灌丛沙堆的选择：在荒漠边缘地带灌丛沙堆聚集分布区域，设置50m×50m的样地，在样地中选择沙堆发育状况良好，表层没有吹蚀破损，灌丛植被生长旺盛的沙堆，此沙堆为发育状态较为稳定的灌丛沙堆，达到了蚀积平衡状态；(2)沙堆上适宜位点的确定：首先，选择上述步骤(1)中的沙堆，沿主风方向依次确定迎风坡底部、沙堆顶部及背风坡底部；其次，用钢卷尺测定沙堆顶部到迎风坡底部的距离，先确定迎风坡的中点位置，之后再用钢卷尺确定顶点与中点距离的中心位置，此位点即为代表这个灌丛沙堆整体...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙涛，唐进年，韩福贵，郭树江，段晓峰，张莹花，朱淑娟，张裕年，
申请(专利权)人：甘肃省治沙研究所，
类型：发明
国别省市：甘肃;62