本發明涉及提高荒漠區碳固存技術，具體涉及利用榆樹(ulmuspumilal.)種植提高荒漠區植被與土壤固碳能力，同時利用林下人工生物結皮提高荒漠區地下有機碳固定和光合固碳的方法。

背景技術：

目前，全球氣候變化已經成為不爭的事實，大規模的人類活動所引起的生態系統碳循環和碳收支失衡是全球變暖的主要推手。研究表明，隨著全球尺度內碳收支持續失衡，全球干旱半干旱區面積將會加速擴張，到21世紀末將占全球陸地表面的50％以上。同時全球干旱半干旱區擴張面積的75％將發生在發展中國家，進一步增加發展中國家土地退化的風險和擴大國家間經濟發展兩極分化的程度，進而影響世界的和諧與穩定(黃建平)。固碳增匯成為減緩全球變暖最有效的途徑，也成了各國、各行業發展的重要內容之一。陸地生態系統是全球碳循環的重要區域，其碳循環在全球氣候變化中發揮著重要作用，而干旱區、半干旱區面積約占全球陸地表面的三分之一(lal)，中國荒漠生態系統面積所占比重更大。因此，在全球氣候變暖的背景下，增加荒漠區固碳量已經成為全球固碳増匯不可忽視的一部分。

通過植樹造林和合理經營人工林是增加荒漠區碳匯能力、減緩大氣中co2濃度的有效途徑。李躍林等通過對幾種人工林的土壤碳儲量進行研究，研究表明人工林能夠有效地增加土壤有機碳的積累。同時通過人工造林提高荒漠區樹木存活率，以此提高荒漠區植被覆蓋度，促進人工林對大氣中無機碳的固定，提高荒漠區固碳量。榆樹具有耐旱、耐寒、耐高溫并且在肥力極差、含水量極低的固定、半固定的沙地及流動沙丘、丘間低地正常生長的特點，可以作為荒漠區人工造林的重要樹種(蔣齊等)。同時榆樹根系十分發達，抗風能力強，保土效果佳、萌芽力強，且生長速度快，壽命長，頁面滯塵效果好，且相對其他一些樹種而言，其固碳能力強，能更加有效的固定大氣中co2。且隨著榆樹林生長發育，大量細沙、顆粒物逐漸沉積下來，同時大量枯枝落葉進入土壤，在微生物作用下凋落物逐漸被分解，使得土壤有機質含量增加，提高荒漠土壤含碳量。

生物結皮即由隱花植物(藻類、地衣和苔蘚等)及與之相關的微生物(細菌真菌等)與表層土壤相互作用形成的一種特殊生命體(westne)。生物結皮在荒漠生態系統中發揮著重要生態作用，生物結皮具有提高土壤穩定性和減少風蝕的作用(胡春香等)，生物結皮可緩解降低的濺蝕，保持土壤的空隙結構，促進降水滲入，提高土壤持水能力，減少土壤表層侵蝕(belnap)，同時結皮中苔蘚、藻類和地衣可通過光合作用增加表層土壤有機碳含量(李新榮)。

技術實現要素：

本發明目的在于選擇榆樹作為造林樹種，進行人工林的建設，提高榆樹林存活率，利用其較佳的固碳能力，增加植被對大氣co2的固定量，并且榆樹發達的根系有助于土壤有機碳的固定，同時在林下人為提高生物結皮蓋度，改良土壤，增加荒漠區表層土壤有機碳含量，改善荒漠生態環境，提高荒漠區固碳能力，為應對氣候變化做出積極貢獻。

一種利用榆樹及林下結皮提高荒漠區固碳能力的方法，包括如下步驟：

步驟一，收集當地牧草、秸稈、落葉，加入微生物在人工林培育區域進行堆肥，改良土壤質量，為人工林提供適宜的種植環境；

步驟二，對人工林培育區域整地，移植健康無病蟲害榆樹苗，并利用滴灌技術為榆樹苗提供水分，移植前后共滴灌20-30次，平均每677m²培育區域灌溉10～15m³；其中，移植榆樹苗的苗高大于1.5m，行間距為(2.5-3.5)m*(2-3)m；

步驟三，從當地自然生長的榆樹林下取生物結皮，通過人工培育的方式進行規模化培育，然后再接種至人工林下，覆蓋人工林下60～80％面積，滴灌并施加營養液；同時通過覆膜保溫、遮陽及噴灌降溫處理，保持生物結皮的生長溫度為10～28℃，生長濕度為70～80％。

優選地，在人工林培育區域間作或套作矮桿作物。

優選地，所述矮桿作物為喜溫耐旱作物。

優選地，所述喜溫耐旱作物為西瓜或棉花。

優選地，步驟二中榆樹苗的行間距為3m*2.5m。

優選地，所述微生物為復合微生物菌劑。

優選地，步驟三營養液為konp營養液，每升蒸餾水含有ca(no3)·4h2o1g、kno30.25g、mgso4·7h2o0.25g、kh2po40.25g、znso4·7h2o0.03g。

本發明的有益效果：

本發明以榆樹作為造林樹種，進行人工林的建設，利用其較佳的固碳能力，增加植被對大氣co2的固定量，并且榆樹發達的根系有助于土壤有機碳的固定，同時在林下人為提高生物結皮蓋度，改良土壤，增加荒漠區表層土壤有機碳含量，提高荒漠區固碳能力。

附圖說明

圖1-5為種植4年后4種不同土壤soc含量垂直分布比較。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例具體介紹本發明的技術方案。

實施例1：

一種利用榆樹及林下結皮提高荒漠區固碳能力的方法，包括如下步驟：

步驟一，收集當地牧草、秸稈、落葉，加入復合微生物菌劑在人工林培育區域進行堆肥，改良土壤質量，為人工林提供適宜的種植環境；

步驟二，對人工林培育區域整地，移植健康無病蟲害榆樹苗，并利用滴灌技術為榆樹苗提供水分，移植前后共滴灌約25次，平均每677m²培育區域灌溉13m³；其中，移植榆樹苗的苗高大于1.5m，行間距為3m*2.5m；

步驟三，從當地自然生長的榆樹林下取生物結皮，通過人工培育的方式進行規模化培育，然后再接種至人工林下，覆蓋人工林下約70％面積，滴灌并施加konp營養液，konp營養液制備方法為：每升蒸餾水含有ca(no3)·4h2o1g、kno30.25g、mgso4·7h2o0.25g、kh2po40.25g、znso4·7h2o0.03g)；同時通過覆膜保溫、遮陽及噴灌降溫處理，保持生物結皮的生長溫度約20℃，生長濕度約為75％。

其中，榆樹苗移植前后共滴灌20-30次保證平均每677m²培育區域灌溉10～15m³均可；移植榆樹苗的苗高大于1.5m，行間距在(2.5-3.5)m*(2-3)m均可；生物結皮覆蓋人工林下60～80％面積均可，生物結皮的生長溫度控制在10～28℃，生長濕度控制在70～80％均可。

同時，還可以間作或套作西瓜或棉花等喜溫耐旱的矮桿作物。

實施例2：

在當地原始荒漠區使用與實施例1相同的方法人工培育新疆楊和俄羅斯楊，培育過程中，為使新疆楊和俄羅斯楊在最佳狀態，灌溉量、種植行間距根據新疆楊和俄羅斯楊的生長特性適當調整，這是本領域技術人員可以實現的。

種植4年后對當地原始荒漠區、人工榆樹林、新疆楊林、俄羅斯楊林土壤進行采樣，不同種植樣地進行垂直方向(0-20cm、20-40cm、40-60cm、60-80cm、80-100cm)土壤取樣，對樣地土壤有機碳含量(soc)垂直變化進行情況進行分析。4種不同土壤soc含量垂直分布特征如圖1-5，土壤soc含量垂直分布變化規律為先減少后增加的趨勢，榆樹林soc含量最高值出現在0-20cm高度；俄羅斯楊樹林與天然土壤soc最高值出現在80-100cm的土層；4種樣地出現soc最低值的高度各不相同；總體來看，所有人工林土壤soc值在各土層含量均高于天然樣地，且除了40-60cm土層中soc含量大小變化特征為榆樹>俄羅斯楊>新疆楊>天然；其余各土層soc含量大小變化特征均為榆樹>新疆楊>俄羅斯楊>天然，表明榆樹林對于增加荒漠區土壤有機碳含量具有較佳效果。

四種不同土壤樣地0-100cm平均soc含量情況如表1，可知不同樹種種植地土壤平均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機碳含量的增加、固定。同時對不同樹種種植地土壤soc平均含量進行對比，土壤平均soc含量為榆樹>俄羅斯楊>新疆楊，說明培育人工榆樹林對能夠更加有效地增加荒漠區土壤有機碳含量。

表1不同土壤0-100cm平均soc含量表

本發明以榆樹作為造林樹種，進行人工林的建設，利用其較佳的固碳能力，增加植被對大氣co2的固定量，并且榆樹發達的根系有助于土壤有機碳的固定，同時在林下人為提高生物結皮蓋度，改良土壤，增加荒漠區表層土壤有機碳含量，提高荒漠區固碳能力。生物結皮有助于提高土壤固碳能力，若在實施例1基礎上不使用生物結皮，0-100cm土壤平均soc含量將降低30％；若在konp營養液中添加0.5g/l硫酸鋁和0.2g/l硼酸制備得到改良的konp營養液，相同滴灌量下，生物結皮的固碳能力會進一步提高，0-100cm土壤平均soc含量可以進一步提高65％，進一步提高荒漠區固碳能力。

上述實施例的作用僅在于說明本發明的實質性內容，但并不以此限定本發明的保護范圍。對本發明技術方案進行簡單修改或者簡單替換不脫離本發明技術方案的實質和保護范圍。