一种盐碱草地快速固碳增汇的植物群落优化配置方法

1.本发明涉及草地生态功能提升技术领域，更具体的说是涉及一种盐碱草地快速固碳增汇的植物群落优化配置方法。


背景技术：

2.草地是分布最为广泛的陆地生态系统类型，为人类提供了重要的生产和生活资料，发挥着巨大的社会和生态服务功能。碳汇功能是草地生态系统的主要服务功能之一，直接反映草地在缓解全球气候变化中的作用和地位。同时，随着碳贸易市场的逐步形成，草地作为重要的碳汇将具有很高的价值，可能将远高于草地生产所创造的价值。
4.传统草地恢复技术，如草地围封后的自然恢复，成本低但固碳时间长，难以实现快速增汇；人工群落建植草地可实现植被覆盖度快速提升，由于植物配置不合理，植物群落难以稳定维持，虽然在短期内可以提高生物固碳量，但是会造成土壤碳分布不均，不利于碳库的长期稳定。故如何通过植物群落的优化配置实现盐碱草地的快速固碳增汇并长期稳定发展成为亟待解决的技术难题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提供了一种盐碱草地快速固碳增汇的植物群落优化配置方法，解决现有盐碱草地碳汇功能减弱乃至丧失、传统恢复技术无法实现快速固碳增汇的技术问题。
6.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
7.一种盐碱草地快速固碳增汇的植物群落优化配置方法，包括以下步骤：
8.步骤一：目标地块的选择
9.选择松嫩平原西部退化苏打盐碱草地作为目标地块；
10.步骤二：植物群落的构建
11.(2.1)选用菊科、豆科和禾本科三种功能群植物作为目标植物群；
12.(2.2)在目标地块中划分种子引入带和繁殖体移植带，两者交替排列，之后在种子引入带中播种豆科植物和菊科植物，在繁殖体引入带移植禾本科植物；
13.(2.3)于群落构建的首年，通过移除或移植的方式控制群落内单位面积的植株密度200-240株/m2，于群落构建的次年，通过移除或移植的方式控制群落内单位面积的植株密度400-450株/m2。
14.优选的，步骤(2.1)中所述的菊科植物为狗娃花和猪毛蒿，所述豆科植物为柠条和胡枝子，所述禾本科植物为羊草和拂子茅。
15.进一步的，步骤(2.2)中所述的种子引入带和繁殖体移植带宽度均为50cm。
16.进一步的，播种豆科植物和菊科植物的具体方法为：
17.(4.1)首先条播豆科植物柠条和胡枝子种子，重量比为1:2，行距30cm，播种量18-22kg/hm2，播后覆土2-3cm；
18.(4.2)然后撒播菊科植物狗娃花和猪毛蒿种子，重量比为1.5:1，播种量为20-36kg/hm2。
19.进一步的，移植禾本科植物的过程中，羊草株行距30*50cm；在两个羊草移植行中间设置拂子茅移植行，株距60cm。
20.进一步的，步骤(2.3)中，控制羊草、拂子茅、狗娃花、猪毛蒿、沙打旺和胡枝子植株密度比为40:15:10:5:15:10。
21.经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种盐碱草地快速固碳增汇的植物群落优化配置方法，具有如下有益效果：
22.本发明依据盐碱草地植被的演替规律，并结合现有植被恢复需求开展植物群落优化配置，选取的物种是东北地区草地典型物种，生态适应性强，通过不同功能群植物的合理组配，实现恢复盐碱草地快速固碳增汇。本方法符合草地植被生态恢复现实需求，实施成本较低，操作简单易行，不仅适用于松嫩平原苏打盐碱区草地，也可为北方草甸草原的植被恢复与碳汇功能提升提供技术参考。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
24.图1为本发明植物群落构建示意图；
25.图2为实施例与对比例的植株密度；
26.图3为实施例与对比例的根系生物量、根系固碳量；
27.图4为实施例与对比例的根系分解率；
28.图5为实施例与对比例的土壤有机碳含量；
29.图6为实施例与对比例的土壤碳储量。
具体实施方式
30.下面将结合本发明的实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
31.实施例1
32.实施样地选择：
33.选择松嫩平原西部退化苏打盐碱草地作为实施样地，0-20cm土壤有机碳含量≤5.0g c/kg，ph8.5-9.3，含盐量1.2％-1.7％；植物群落以中旱生耐盐植物为优势种，群落高度≤40cm，植被覆盖度10％-15％，地上部生物量≤280g/m2。
34.如附图1所述，人工构建植物群落：
35.5月上旬，在选择的实施样地内开展人工植物群落构建。选用不同功能群植物(菊科、豆科和禾本科)，其中豆科植物包括柠条和胡枝子，菊科植物包括狗娃花和猪毛蒿，禾本
科植物包括羊草和拂子茅。
36.采取种子与繁殖体移植复合引入方式进行植物群落构建。设置不同引入方式的群落构建带，带宽50cm，种子引入带1和繁殖体移植带2交错排列(见图1)，具体为：
37.首先在种子引入带1播种豆科植物(图1中3为豆科植物播种带)柠条和胡枝子种子，混合比例为1:2，采用条播方式，每个播种行距离边界10cm，播种行之间距离30cm，单位面积播种量18-22kg/hm2，播后覆土2-3cm。随后，采用撒播方式在种子引入带1播种菊科植物狗娃花和猪毛蒿种子(图1中4为菊科植物种子)，混合比例1.5:1，单位面积播种量为20-36kg/hm2；在繁殖体引入带2移植禾本科植物羊草5和拂子茅6，其繁殖体于4月中旬开始室内培育，于5月上旬进行移植，其中羊草5株行距30*50cm，在两个羊草5移植行之间设置拂子茅6移植行，株距60cm。
38.群落结构优化：
39.在7月下旬，采用人工移除和繁殖体移植的方法，控制群落内播种植物单位面积的植株密度200-240株/m2，羊草、拂子茅、狗娃花、猪毛蒿、沙打旺和胡枝子密度比例为40:15:10:5:15:10。其中，繁殖体从相邻草地中采集并移植至实施样地内。于次年5月中旬，再次通过繁殖体移植补栽和人工移除的方式控制样地内目标物种密度比例与上一年度相同，群落内播种植物单位面积的植株密度控制在400-450株/m2。
40.上述实施方法记为a。
41.对比例1
42.与实施例1的不同之处在于，划分为菊科植物+豆科植物种子引入带和禾本科植物种子引入带，交错排列，菊科植物+豆科植物种子引入带的操作与实施例1的种子引入带相同，在禾本科植物种子引入带播种羊草和拂子茅，采用条播方式，羊草播种量28-36kg/hm2，行距50cm，在两个羊草播种行之间设置拂子茅播种行，播种量14-18kg/hm2，记为b。
43.对比例2
44.与实施例1的不同之处在于，划分为菊科豆科植物移植带和禾本科植物移植带，交错排列，豆科植物胡枝子株距30cm、行距50cm，在两个胡枝子移植行之间设置柠条移植行，株距60cm；在胡枝子和柠条移植行之间，设置菊科植物移植行，狗娃花和猪毛蒿植株交替排列，株距30cm，记为c。
45.对比例3
46.自然恢复草地，记为d。
47.对比例4
48.羊草人工群落构建草地，群落密度200-240株/m2，记为e。
49.对比例5
50.沙打旺人工群落构建草地，群落密度200-240株/m2，记为f。
51.试验例1
52.记录实施例1和对比例1-2的群落构建当年生长季末，单位面积植株数，如附图2所示，相较于对比例1-2，本发明实施例1的方案单位面积植株数分别提高了85.1％和56.3％。
53.试验例2
54.实施效果监测：
55.从第二年开始，分别于8月下旬和9月下旬采集0-30cm的根系，混合后1/2的样品用
于测定根系生物量、根系固碳量，剩余1/2的样品进行原位分解，测定根系分解率。同期采集0-50cm层的土壤，测定土壤有机碳含量和容重，测算土壤碳储量和土壤固碳速率。
56.本发明的人工群落构建方法，充分利用不同功能群的根系分布、分解和周转特征，其中禾本科根系主要分布在0-15cm，呈辐射状密集分布，分解速率快，快速增加表层土壤和根系碳汇；菊科根系可伸展到30cm左右，分解速率中等，促进土壤中层碳库的增汇；豆科根系可伸入到50cm及以下，呈纺锤状分布，利于中层和深层碳库的长期积累。
57.本发明实施例1与对比例3-5在第二年的根系生物量、根系固碳量见图3，由图3可知，本发明根系生物量、根系固碳量和根系分解率最高，比其他三种技术根系生物量提高54.3％，16.0％和27.8％，根系固碳量提高59.0％，24.5％和34.4％。
58.本发明实施例1与对比例3-5在第二年的根系分解率见图4，由图4可知，本发明根系分解率全年生长季(4-10月)平均根系分解率为10.8％，较其他技术方法分别提高了45.0％、51.9％和90.3％。
59.本发明实施例1与对比例3-5在第二年的土壤有机碳含量见图5，由图5可知，本发明(a)0-20cm土层有机碳含量比其他三种技术提高了38.9％，23.4％和28.6％，0-50cm土层土壤有机碳含量提高了44.3％，39.9％和25.5％。
60.本发明实施例1与对比例3-5在第二到三年的土壤碳储量见图6，由图6可知，本发明(a)0-50cm土层土壤碳储量在第二和第三年的土壤碳储量分别为42.0t c/hm2和52.9t c/hm2，固碳速率为10.9t c/hm2/a，固碳速率比其他三种技术分别提高了62.1％、92.6％和86.1％。
61.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
62.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：
1.一种盐碱草地快速固碳增汇的植物群落优化配置方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：目标地块的选择选择松嫩平原西部退化苏打盐碱草地作为目标地块；步骤二：植物群落的构建(2.1)选用菊科、豆科和禾本科三种功能群植物作为目标植物群；(2.2)在目标地块中划分种子引入带和繁殖体移植带，两者交替排列，之后在种子引入带中播种豆科植物和菊科植物，在繁殖体引入带移植禾本科植物；(2.3)于群落构建的首年，通过移除或移植的方式控制群落内单位面积的植株密度200-240株/m2，于群落构建的次年，通过移除或移植的方式控制群落内单位面积的植株密度400-450株/m2。2.根据权利要求1所述的一种盐碱草地快速固碳增汇的植物群落优化配置方法，其特征在于，步骤(2.1)中所述的菊科植物为狗娃花和猪毛蒿，所述豆科植物为柠条和胡枝子，所述禾本科植物为羊草和拂子茅。3.根据权利要求2所述的一种盐碱草地快速固碳增汇的植物群落优化配置方法，其特征在于，步骤(2.2)中所述的种子引入带和繁殖体移植带宽度均为50cm。4.根据权利要求3所述的一种盐碱草地快速固碳增汇的植物群落优化配置方法，其特征在于，播种豆科植物和菊科植物的具体方法为：(4.1)首先条播豆科植物柠条和胡枝子种子，重量比为1:2，行距30cm，播种量18-22kg/hm2，播后覆土2-3cm；(4.2)然后撒播菊科植物狗娃花和猪毛蒿种子，重量比为1.5:1，播种量为20-36kg/hm2。5.根据权利要求4所述的一种盐碱草地快速固碳增汇的植物群落优化配置方法，其特征在于，移植禾本科植物的过程中，羊草株行距30*50cm；在两个羊草移植行中间设置拂子茅移植行，株距60cm。6.根据权利要求5所述的一种盐碱草地快速固碳增汇的植物群落优化配置方法，其特征在于，步骤(2.3)中，控制羊草、拂子茅、狗娃花、猪毛蒿、沙打旺和胡枝子植株密度比为40:15:10:5:15:10。

技术总结
本发明公开了一种盐碱草地快速固碳增汇的植物群落优化配置方法，包括目标地块的选择以及植物群落的构建，植物群落的构建中首先选取菊科、豆科和禾本科三种功能群植物作为目标植物群；然后在目标地块中划分种子引入带和繁殖体移植带，两者交替排列，之后在种子引入带中播种豆科植物和菊科植物，在繁殖体引入带移植禾本科植物；最后于群落构建的首年，通过移除或移植的方式控制群落内单位面积的植株密度200-240株/m2，于群落构建的次年，通过移除或移植的方式控制群落内单位面积的植株密度400-450株/m2。本发明的群落构建方法可有效提高植物幼苗成活率、提高群落内植被覆盖度，以达到更高的植株生物量积累和返还，可实现快速固碳增汇。固碳增汇。固碳增汇。


技术研发人员：高阳 刘建 屈璐昊 王多伽 于博洋 于洪柱 刘军 齐宝林 高山 闫程铭 姜婷婷 李忠和 王志锋 耿慧 郭兴玉 刘文亮
受保护的技术使用者：吉林省农业科学院
技术研发日：2023.02.14
技术公布日：2023/7/12