风沙活动对人工梭梭（Haloxylon ammodendron）林土壤碳氮含量的影响

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2021.00127

摘要/Abstract

摘要：

风沙活动及其物质输移是关键的陆地地表过程，对沙地生态系统影响显著。以石羊河下游民勤县不同林龄人工梭梭（Haloxylon ammodendron）林为研究对象，研究了固沙造林对0—1 m深度土壤碳氮含量的影响以及风蚀和降尘引起的碳氮含量变化特征，探讨了风沙活动对人工梭梭林土壤碳氮库的影响。结果表明：35 a人工梭梭林0—1 m和0—5 cm土壤有机碳储量较流动沙丘分别增长2.5倍和4.6倍，土壤氮储量分别增长3.3倍和5.3倍。地表风沙流被人工梭梭林截留引起的碳氮输入速率5年平均值分别为1.12 g?m^-2?a^-1和0.15 g?m^-2?a^-1，占35 a林地0—1 m土壤有机碳氮固定速率的2.2%和1.8%，占0—5 cm土壤有机碳氮固定速率的21.5%和24.9%。在人工梭梭林下垫面上，降尘引起的碳氮输入速率5年平均值分别为2.47 g?m^-2?a^-1和0.29 g?m^-2?a^-1，占到35 a林地0—1 m土壤有机碳氮固定速率的4.7%和3.5%，占0—5 cm土壤有机碳氮固定速率的45.7%和48.1%，是地表风沙流的近2倍。人工梭梭林对风沙流活动的削减作用显著促进了沙漠土壤有机碳氮的积累，在0—5 cm层更为明显。

关键词: 风蚀, 降尘, 人工梭梭（Haloxylon ammodendron）林, 土壤有机碳, 全氮

Abstract:

Wind activity and its material transportation are the key terrestrial progresses， which have significant impact on sandy land ecosystem. In this study， the artificial Haloxylon.ammodendron plantations in Minqin County at the lower reaches of Shiyang River were selected as research objects， we evaluated effects of sand fixation afforestation on soil carbon and nitrogen at 0-1 m depth， and change characteristics of carbon and nitrogen caused by wind erosion and dustfall. Our aim was to explore the effects of wind activity on soil organic carbon （SOC） and total nitrogen （TN） storages in artificial plantations. The results showed that SOC storages in 0-1 m and 0-5 cm increased by 2.5 and 4.6 times， and TN storages in 0-1 m and 0-5 cm increased 3.3 and 5.3 times in 35-year-old H. ammodendron plantations compared to mobile sand dunes， respectively. The 5-year averaged carbon and nitrogen input rates caused by near-surface wind-blown intercepted by artificial H. ammodendron plantations were 1.12 g?m²?a^-1 and 0.15 g?m²?a^-1， accounting for 2.2% and 1.8% of SOC and TN fixed rates in 0-1 m， and 21.5% and 24.9% of SOC and TN fixed rates in 0-5 cm in 35-year-old H.ammodendron plantations， respectively. The 5-year averaged carbon and nitrogen input rates caused by dustfall intercepted by artificial H. ammodendron plantations were 2.47 g?m²?a^-1 and 0.29 g?m²?a^-1， accounting for 4.7% and 3.5% of SOC and TN fixed rates in 0-1 m， and 45.7% and 48.1% of SOC and TN fixed rates in 0-5 cm in 35-year-old H. ammodendron plantations， respectively. The carbon and nitrogen fixed by dustfall activity was is nearly twice that of near-surface wind-blown. Our results conclude that the reduction of artificial H.ammodendron plantations on sand blown activity activity can significantly promote SOC and TN accumulation in 0-1 m soil layer in sandy land， which was more obvious in 0-5 cm soil layer.

Key words: wind erosion, dustfall, artificial Haloxylon ammodendron, soil organic carbon, total nitrogen

中图分类号:

S158

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图/表 6

表1 民勤人工梭梭林演替变化特征

Table 1 Succession dynamics of the artificial sand-fixing Haloxylon ammodendron forest in Minqin County

指标	沙地造林年限/a					CK （白刺灌丛）
指标	0	3	10	25	35	CK （白刺灌丛）
梭梭种群密度/(株?hm^-2)	0.0±0.0^d	2 125.0±55.4^a	650.0±67.1^b	625.0±55.9^b	400.0±31.6^c	0.0±0.0^d
梭梭种群高度/cm	0.0±0.0^e	103.2±9.1^d	315.1±13.7^a	172.5±8.9^c	216.7±26.0^b	0.0±0.0^e
梭梭种群盖度/%	0.0±0.0^d	20.7±1.3^b	29.0±2.5^a	14.1±2.1^c	10.7±0.4^c	0.0±0.0^d
植被盖度/%	7.6±2.1^d	22.2±1.1^b	30.3±3.1^ab	18.1±2.5^bc	23.3±5.2^b	36.8±6.4^a
梭梭种群盖度所占比例/%	0	93.2	95.7	77.9	45.9	0
物种丰富度	2	4	8	8	12	9

图1 人工梭梭林0—1 m和0—5 cm土壤有机碳储量动态变化（0 a表示流动沙丘，CK表示白刺灌丛，下同）不同小写字母表示差异显著，P<0.05

Fig.1 Dynamics of soil organic carbon storages in 0-1 m and 0-5 cm in artificial Haloxylon ammodendron （0 a represents mobile sand dune； CK represents Nitraria tangutorum）

图2 人工梭梭林0—1 m和0—5 cm土壤氮储量的动态变化不同小写字母表示差异显著，P<0.05

Fig.2 Dynamics of soil total nitrogen storages in 0-1 m and 0-5 cm in artificial Haloxylon ammodendron （0 a represents mobile sand dune； CK represents Nitraria tangutorum shrub）

图3 风蚀引起的土壤碳储量变化特征不同小写字母表示差异显著，P<0.05

Fig.3 Variations of soil organic carbon stock caused by wind erosion

图4 风蚀引起的土壤氮储量变化不同小写字母表示差异显著，P<0.05

Fig.4 Variations of soil total nitrogen stock caused by wind erosion

图5 不同下垫面条件降尘有机碳、氮输入特征不同小写字母表示差异显著，P<0.05

Fig.5 Variation characteristics of organic carbon and total nitrogen in dust fall with different underlying surface conditions and different heights

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