CN109030069A

CN109030069A - 一种高寒沙区根系综合取样方法

Info

Publication number: CN109030069A
Application number: CN201810631728.2A
Authority: CN
Inventors: 贾志清; 何凌仙子; 包岩峰; 张友焱; 李清雪; 冯莉莉; 石坤; 刘涛; 乌日娜; 杨凯悦; 戴捷; 陈娟; 杨德福; 赵雪彬
Original assignee: CHINESE ACADEMY OF FORESTRY
Current assignee: CHINESE ACADEMY OF FORESTRY
Priority date: 2018-06-19
Filing date: 2018-06-19
Publication date: 2018-12-18

Abstract

本发明公开了一种高寒沙区根系综合取样方法，在类似高海沙区的区域对典型固沙植物进行取样点的取样方式的优化，将土柱取样法的地表取样面积缩小为200至100cm×100cm；将灌木原状土根系取样法的水平取样半径确定为20cm至30cm；将乔木原状土根系取样法的水平取样半径确定为100cm至150cm。采用根系剖面土柱挖掘法和原状土根系取样法相结合，不同的根系水平取样半径、不同的根系垂直取样深度综合取样方法。不仅能够以小样本取样顺利开展根系取样试验研究，而且减少了对现有脆弱生态环境的植被大规模破坏，使防护林的植被能够快速恢复。

Description

一种高寒沙区根系综合取样方法

技术领域

本发明涉及一种根系取样技术，尤其涉及一种高寒沙区根系综合取样方法。

背景技术

在根系取样过程中，植被周边的生态环境会遭受不同程度的破坏和扰动，尤其是在一些环境脆弱敏感区域，采用常规方法进行根系的大量取样对土壤和植被等造成的破坏几乎是不可逆转的，例如：青海的海拔高度在2800～3400m之间，与其它沙漠化区域相比，其最大的特点是海拔高、气温低、积温少、无霜期短，生态系统十分脆弱敏感，植被种类单一，多为人工造林，是自然环境条件最严酷的沙区之一。因此，如果在此类地区采用传统的方法进行根系取样，没有根据现状植被情况制定相应的根系取样方案，或者对破坏后的人工林树木没有及时进行补救，那么将对该地区的生态环境带来严重的后果。

在现有根系取样方式中，对于高寒沙区不同林龄典型固沙植被的地下生态系统的研究，采用大面积的挖掘法获取样本，对植株带来不可逆的损害，且耗费大量人力、物力和财力。高寒沙区降水量少，风沙大，这样的恶劣环境下的植被生长受到限制，尤其是典型固沙乔灌木，如乌柳(Salix cheilophila)、沙柳(Salix psammophila)、小穗柳(Salixmicrostachya)、中间锦鸡儿(Caragana intermedia)、柠条锦鸡儿(Caraganakorshinskii)、沙蒿(Artemisia desertorum)和小叶杨(Populus simonii)等。只有结合植被自身的特性，确定合理的根系垂直取样深度及水平取样半径，在保证达到预定的可靠程度和准确程度的基础上，使取样的根系样本数量尽量的减少。

发明内容

本发明的目的是提供一种高寒沙区根系综合取样方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的高寒沙区根系综合取样方法，在类似高海沙区的区域对典型固沙植物进行取样点的取样方式的优化，包括：

将土柱取样法的地表取样面积缩小为200至100cm×100cm；

将灌木原状土根系取样法的水平取样半径确定为20cm至30cm；

将乔木原状土根系取样法的水平取样半径确定为100cm至150cm。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的高寒沙区根系取样的综合方法，采用根系剖面土柱挖掘法和原状土根系取样法相结合，不同的根系水平取样半径、不同的根系垂直取样深度综合取样方法。不仅能够以小样本取样顺利开展根系取样试验研究，而且减少了对现有脆弱生态环境的植被大规模破坏，使防护林的植被能够快速恢复。

附图说明

图1为本发明实施例中高寒沙地乌柳、沙柳、小穗柳和小叶杨的剖面土柱挖掘法示意图；其中，土柱规格为长×宽×深＝200cm×100cm×80cm；

图2为本发明实施例中高寒沙地中间锦鸡儿、柠条锦鸡儿和沙蒿的剖面土柱挖掘法示意图；其中，土柱规格为长×宽×深＝100cm×100cm×80cm；

图3为本发明实施例中高寒沙地乌柳、沙柳、小穗柳、中间锦鸡儿、柠条锦鸡儿和沙蒿的原状土根系取样示意图；其中，取样水平半径为20cm和30cm，取样垂直深度为0～20，20～40，40～60，60～80cm；

图4为本发明实施例中高寒沙地小叶杨的原状土根系取样示意图；其中，取样水平半径为100cm和150cm，取样垂直深度为0～20，20～40，40～60，60～80cm。

具体实施方式

下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

本发明的高寒沙区根系综合取样方法，其较佳的具体实施方式是：

在类似高海沙区的区域对典型固沙植物进行取样点的取样方式的优化，包括：

将土柱取样法的地表取样面积缩小为200至100cm×100cm；

将灌木原状土根系取样法的水平取样半径确定为20cm至30cm；

将乔木原状土根系取样法的水平取样半径确定为100cm至150cm。

对于丘间低地的典型固沙植被乌柳、沙柳、小穗柳和小叶杨，土柱取样法的地表取样面积为东西200×南北100cm，取样深度为0～20、20～40、40～60和60～80cm，地上取样面积按照从东至西，每20×20cm作为取样单元，获取不同取样深度的所有取样单元，按照下列公式累计获得根系生物量：

式中：Ni表示第i个取样单元的根系生物量；Xj表示第i个取样单元j层的根系生物量。

对于固定沙丘的典型固沙植被中间锦鸡儿、柠条锦鸡儿和沙蒿，土柱取样法的取样面积为东西100×南北100cm，取样深度为0～20、20～40、40～60、60～80cm，地上取样面积按照从东至西，每20×20cm作为取样单元，获取不同取样深度的所有取样单元，按照公式(1)获得根系生物量。

对于沙生灌木植被乌柳、沙柳、小穗柳、中间锦鸡儿、柠条锦鸡儿和沙蒿，原状土根系取样法通过将取样半径定义为20cm和30cm的圆形，分别在植株中心正北、西南和东南方向通过螺旋钻取样，取样深度为0～20、20～40、40～60和60～80cm，获取的同一树种、同一土层深度、同一取样半径的原状土样中的根系混合处理，获得根系生物量。

对于典型防风固沙植被小叶杨，原状土根系取样法通过将取样半径定义为100cm和150cm的圆形，其它取样深度和方法与所述沙生灌木植被取样一致。

本发明的高寒沙区根系取样的综合方法，采用根系剖面土柱挖掘法和原状土根系取样法相结合，不同的根系水平取样半径、不同的根系垂直取样深度综合取样方法。不仅能够以小样本取样顺利开展根系取样试验研究，而且减少了对现有脆弱生态环境的植被大规模破坏，使防护林的植被能够快速恢复。

本发明的高寒沙区根系综合取样方法，选择了干旱、半干旱区常用的典型固沙植物种类，并明确不同的取样位置对植被根系分布的影响，确定根系较优取样位置，这不仅能减轻根系取样对环境造成的破坏且减少人力物力以及时间成本的投入，而且合理的取样位置和取样数量能更加客观准确的反应根系的特征；同时，采用剖面土柱挖掘法和根钻法相结合，不同的根系水平取样半径、不同的根系垂直取样深度综合取样方法，植被遭受的破坏可以较为快速地恢复。由此可见，本发明的根系综合取样方法不仅能够保证达到根系研究预定的可靠程度和准确程度的基础上，使取样的样本数量尽量的减少，而且减少了对高寒沙区人工防护林脆弱生态环境的破坏，使植被能够低成本的快速恢复。

具体实施例：

如图1所示，一种适合高寒沙区的剖面土柱根系取样方法，在乌柳人工林1、沙柳人工林2、小穗柳人工林3和小叶杨人工林4中选取长势良好且与人工林平均株高和冠幅一致的乌柳、沙柳、小穗柳和小叶杨植株作为标准株，以植株明显枝干为圆心，20cm为半径确定土柱取样法地上部分的中心区域(该区域不取土样)，用卷尺且从中心开始往东、西方向各100cm作为东西方向的边界，用卷尺从中心开始往南、北方向各50cm作为南北方向的边界，最后得到地表以植株为中心的长×宽＝200×100cm的取样面积，将取样面积划分为20×20cm的取样单元，从东往西逐块取样，取样深度为从地表开始0～20cm、20～40cm、40～60cm和60～80cm共四层。每个20×20cm的土壤取样单元均用不同孔径(从顶部到底部分别为2mm，1mm和0.5mm)的三个金属筛网堆叠进行筛分，去除枯枝落叶等杂质，获得的根系用毛刷去除表面土壤，用游标卡尺对根系进行分级处理，并手动收集所有根和根瘤，在根系样品处理的整个过程中还需带上乳胶手套，以防止对根的污染。所有经过筛分的土壤样品均根据不同土壤深度间隔进行储存。

其中，所选取的乌柳、沙柳、小穗柳和小叶杨人工林均为1990年通过人工植苗方式进行退化土地植被恢复方式，其所处的立地环境为沙丘间低地，之所以选择这四种植被，是因为这四种是高寒沙区典型固沙植物和防风林常用树种，取样水平面积和深度参照其根系分布规律来确定，按照下列公式计算每一个取样单元(20×20cm)内的根系生物量。

如图2所示，一种适合高寒沙区的剖面土柱根系取样方法，在中间锦鸡儿人工林5、柠条锦鸡儿人工林6和沙蒿人工林7中选取长势良好且与人工林平均株高和冠幅一致的中间锦鸡儿、柠条锦鸡儿和沙蒿植株作为标准株，以植株明显枝干为圆心，20cm为半径确定土柱取样法地上部分的中心区域(该区域不取土样)，用卷尺且从中心开始往东、西方向各50cm作为东西方向的边界，用卷尺从中心开始往南、北方向各50cm作为南北方向的边界，最后得到地表以植株为中心的长×宽＝100×100cm的取样面积，将取样面积划分为20×20cm的取样单元，从东往西逐块取样，取样深度为从地表开始0～20cm、20～40cm、40～60cm和60～80cm共四层。其他的操作和图1的乌柳、沙柳、小穗柳和小叶杨的根系处理方式一致。

如图3所示，一种适合高寒沙区的原状土根系取样方法，在乌柳人工林1、沙柳人工林2、小穗柳人工林3、中间锦鸡儿人工林样地5、柠条锦鸡儿人工林样地6和沙蒿人工林样地7中选取长势良好且与人工林平均株高和冠幅一致的乌柳、沙柳、小穗柳、中间锦鸡儿、柠条锦鸡儿和沙蒿植株作为标准株，以植株明显枝干为圆心，以距离枝干中心水平距离为20cm和30cm处分别确定取样范围，在植株中心的正北、西南和东南方向分别采用带有T型手柄的钢桶式根系螺旋钻(高度为25厘米的8厘米直径螺旋钻)取样，取样之前对取样范围内的杂草和枯落物进行清理。将螺旋钻在水平距离20cm和30cm处按照上述三个方向取四个深度的原状土(0～20，20～40，40～60和60～80cm)。将螺旋钻放置在待取土的位置，将螺旋钻的提拉杆拉至最上层，利用外力将钻头挤压至不同的取土深度，直至螺旋钻的取样筒没入土体中，通过人力旋转提拉杆，使取样筒中的土样和下方土体分离开，旋转至无法旋转为止，将螺旋钻垂直提起至地表，将提拉杆拉回原位，取样筒中的原装土放置在自封袋中，需保持土壤芯完好无损，避免破裂，在对根系进行分类时，戴上乳胶手套使用毛刷、解剖镜和解剖镊子获取根系并分级，如果根系样品不能立即处理，应该将土芯密封冷冻保存。对于同一土层深度同一取样半径的原状土的跟样混合处理。

如图4所示，一种适合高寒沙区的原状土根系取样方法，在小叶杨人工林4中选取长势良好且与人工林平均株高和冠幅一致的小叶杨作为标准株，以植株明显枝干为圆心，以距离枝干中心水平距离为100cm和150cm处分别确定取样范围，在植株中心的正北、西南和东南方向分别采用带有T型手柄的钢桶式根系螺旋钻(高度为25厘米的8厘米直径螺旋钻)取样，取样深度为0～20，20～40，40～60和60～80cm。其他的操作和图3的乌柳、沙柳、小穗柳、中间锦鸡儿、柠条锦鸡儿和沙蒿的根系处理方式一致。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims

1.一种高寒沙区根系综合取样方法，其特征在于，在类似高海沙区的区域对典型固沙植物进行取样点的取样方式的优化，包括：

将土柱取样法的地表取样面积缩小为200至100cm×100cm；

将灌木原状土根系取样法的水平取样半径确定为20cm至30cm；

将乔木原状土根系取样法的水平取样半径确定为100cm至150cm。

2.根据权利要求1所述的根系综合取样方法，其特征在于，对于丘间低地的典型固沙植被乌柳、沙柳、小穗柳和小叶杨，土柱取样法的地表取样面积为东西200×南北100cm，取样深度为0～20、20～40、40～60和60～80cm，地上取样面积按照从东至西，每20×20cm作为取样单元，获取不同取样深度的所有取样单元，按照下列公式累计获得根系生物量：

3.根据权利要求2所述的根系综合取样方法，其特征在于，对于固定沙丘的典型固沙植被中间锦鸡儿、柠条锦鸡儿和沙蒿，土柱取样法的取样面积为东西100×南北100cm，取样深度为0～20、20～40、40～60、60～80cm，地上取样面积按照从东至西，每20×20cm作为取样单元，获取不同取样深度的所有取样单元，按照公式(1)获得根系生物量。

4.根据权利要求1所述的根系综合取样方法，其特征在于，对于沙生灌木植被乌柳、沙柳、小穗柳、中间锦鸡儿、柠条锦鸡儿和沙蒿，原状土根系取样法通过将取样半径定义为20cm和30cm的圆形，分别在植株中心正北、西南和东南方向通过螺旋钻取样，取样深度为0～20、20～40、40～60和60～80cm，获取的同一树种、同一土层深度、同一取样半径的原状土样中的根系混合处理，获得根系生物量。

5.根据权利要求4所述的根系综合取样方法，其特征在于，对于典型防风固沙植被小叶杨，原状土根系取样法通过将取样半径定义为100cm和150cm的圆形，其它取样深度和方法与所述沙生灌木植被取样一致。