不同地下水埋深胡杨与柽柳幼苗的水分利用策略比较

测定了人工模拟不同地下水埋深条件下幼龄胡杨、柽柳叶片的光合生理指标,通过逐步回归等方法分析2个物种在不同条件下净光合速率(P_n)与其生理生态因子的关系。结果表明:1潜地下水条件下,胡杨P_n显著高于无地下水条件,柽柳则差异不显著。2潜地下水条件下,胡杨P_n的主要影响因子依次为蒸腾速率(T_r)、气温(T_a)、大气水汽压亏缺(VPD),其中T_r为主要决策因素,T_a为主要限制因素;柽柳主要受光合有效辐射(PAR)的影响。3无地下水条件下,胡杨P_n的主要影响因子依次为气孔导度(Gs)、胞间CO_2浓度(C_i)、T_r,其中Gs为主要决策因素,T_r为限制因素;柽柳主要受T_r的影响。2个物种在水分充足条件下均通过降低水分利用效率(WUE)以增加水分消耗成本,维持高效碳同化水平,在无地下水利用时均通过增加WUE以维持碳同化能力,但柽柳调整能力高于胡杨,表明柽柳在水分利用方面倾向于灵活的策略以适应水分生境波动,胡杨则倾向保守。     

新疆克里雅河下游植被与地下水埋深关系初探

于2018年选取克里雅河下游为研究靶区布置监测断面,设置2条监测带,纵向沿河方向1条样带(共11个监测断面),横向选取3个典型断面,距河道不同距离布点(共8个监测点),获取乔灌草植被长势及每个断面地下水埋深数据。通过对研究区植物生长状况、群落分布情况的分析,讨论了植被长势与地下水埋深的关系,得出:①沿河道方向,地下水位影响植物群落的分布,监测断面1～6地下水埋深较浅,主要为芦苇(Phragmites australis)群落;断面7～11地下水埋深不断下降,则以胡杨(Populus euphratica)群落为主。②在垂直于河道500 m范围内,越往荒漠方向植被盖度越小,地下水埋深越深,各长势指标分别在距离河道150 m、200 m、300 m、400 m、500 m处差异显著(P 0. 01);③不同植物的生长对于地下水埋深的要求不同,骆驼刺(Alhagi sparsifolia)、甘草(Glycyrrhiza uralensis)等浅根植物更容易在浅水位下生长,胡杨、柽柳等深根植物在深水位更占优势。在地下水位较深断面(7～11)与较浅断面(1～6)植物平均高度分别为100. 50 cm和149. 38 cm,后者较前者高出48. 64%。     

荒漠河岸林建群植物的水分利用过程分析

荒漠河岸林植物是干旱区生态系统的重要组成部分,研究干旱区荒漠河岸林建群植物水分利用过程,对制定生态保育恢复对策具有重要意义。通过对西北干旱区塔里木河和黑河下游荒漠河岸林植物水分来源、根系水力提升过程的观察和对比分析,解析了不同胁迫环境下胡杨、柽柳等荒漠河岸林主要建群种的水分利用过程。研究结果显示：在塔里木河和黑河下游不同地下水埋深和干旱胁迫环境下,荒漠河岸林植物的水分利用方式和生存策略有较大差别。在水分来源上,胡杨和柽柳主要利用深层土壤水和地下水,但塔里木河下游的植物根系对水资源的利用较黑河下游更加多元化;在水分分配方面,塔里木河下游的胡杨表现出更强的水力提升能力和更显著的水分再分配效应,地下水埋深是造成植物水分利用策略差异的主要原因,地下水位越深（7 m以内）,胡杨受干旱胁迫越大,胡杨根系的水力提升能力亦越强。目前黑河下游的生态已处于平衡维持和发展阶段,而塔里木河下游广大地区的荒漠河岸林植物仍处于严重的干旱胁迫中。     

生态输水对孔雀河地下水埋深及植被的影响

为了解生态输水后地下水埋深和植被的变化,采用统计方法和遥感影像数据分析输水后孔雀河地下水埋深时空变化特征、地下水埋深和累积输水量的关系以及输水后NDVI和植被覆盖度的变化。结果表明:从时间变化来看,生态输水后孔雀河地下水埋深呈现稳步抬升趋势,年内地下水埋深变化主要受人类农业生产活动影响;从空间变化来看,垂直于河道方向上各断面地下水埋深的抬升幅度随距离的增加而减小,沿河道方向上,中游断面埋深抬升变化量最大;地下水埋深与累积生态输水量呈负相关,中游断面相关性最显著;2016—2019年上游和中游断面所在的研究河段NDVI分别增长了64.28%和100%,下游河段NDVI值稳定在0.05,距河道2 km范围内植被覆盖度呈增长趋势。生态输水对孔雀河流域地下水埋深和植被已产生积极作用,建议在未来的生态输水过程中保持合理输水量的同时,加强地下水监管力度,保护生态安全。     

太行山南麓3种典型灌木枝-叶功能性状及其适应策略

研究荆条、扁担杆和酸枣枝条水力结构和叶片功能性状，探讨其适应策略，为太行山区植被恢复提供理论依据。以成龄荆条、扁担杆和酸枣为研究对象，测定多年生枝条水力结构，包括边材比导率、叶比导率、胡伯尔值和气穴化栓塞程度等，以及多年生枝条叶片厚度、比叶面积、叶片大小、水势、蒸腾速率和气孔导度日变化。利用光学显微镜和扫描电镜测定木质部导管和纹孔解剖性状。结果表明：1)荆条水力直径和纹孔密度均显著高于扁担杆和酸枣，因此荆条具有较高的水分传输效率，且荆条具有较高的气孔导度和蒸腾速率，体现出快速获取资源的适应策略。2)扁担杆导管水力直径较小、比导率较低，且叶片厚度显著高于荆条和酸枣，比叶面积显著低于荆条和酸枣，体现出较为保守的资源获取策略。3)酸枣水力直径和比导率最小，但是其抗气穴化栓塞能力最强，且水势日变幅最大，可忍耐较低的水势。另外酸枣比叶面积显著高于荆条和扁担杆，且具有较高的气孔导度和蒸腾速率，表明酸枣具有较强的碳获取能力。3种灌木具有不同的功能性状从而表现出多样化的适应策略，占据不同的生态位，因此可以较好的适应太行山区严峻的环境。。     

新疆塔里木河下游胡杨树高生长量及其空间分布研究

以塔里木河下游4个典型断面作为野外调查靶区,根据3a来对塔里木河下游胡杨恢复状况的实地监测数据,分析了影响胡杨树高生长量的因素,并得出中龄段胡杨树高生长量和地下水埋深的回归模型:y=-0.1286x+1.0097。结果显示:在塔里木河下游影响胡杨生长的主要因子是地下水,由回归模型可以得出:当地下水埋深<4.5m时,中龄胡杨树高生长是显著的;地下水埋深在4.5~6.5 m时,胡杨树高生长受到抑制;而当地下水埋深>6.5 m时,胡杨树高生长非常缓慢;地下水埋深>8m时,胡杨树高生长基本停止。此外,聚丛的群生株无论在树高还是在高生长量上都比散生的单生株显现优势。     

不同地下水埋深条件下胡杨叶片光谱特征分析

用HR-768型光谱仪,实地测定塔里木河下游不同地下水埋深条件下胡杨叶片高光谱数据及其含水率。结果表明:胡杨叶片含水率随地下水埋深下降而降低,但其实测光谱曲线对地下水埋深梯度变化并无明显的响应规律。用ENVI软件去除实测光谱数据包络线后,得出1455nm附近胡杨叶片归一化光谱曲线对地下水埋深梯度变化具有明显的响应规律。采用相关系数法分析所测光谱与含水率的关系,结果表明:1466～1646nm波段是胡杨叶片光谱对水分响应的敏感波段。以1466～1646 nm波段胡杨叶片光谱水分吸收深度和实测含水率构建胡杨含水率估测模型:Y=7.309X1474-5.77X1482-0.629(R2=0.954),模型预测值与实测值的相对误差在1.02%～2.73%之间,平均相对误差为1.59%,模型精度较高。这一研究将为使用高光谱数据进行胡杨生境监测与反演提供依据。     

太行山前平原动水条件下地下调蓄功能实验研究——以滹沱河冲洪积平原为例

实验研究表明 ,在河道过水动水条件下 ,太行山前冲洪积平原地下调蓄功能不仅与总过水量、过水时间有关 ,而且还与河道过水流量的大小有关 ;平均每增加 1个流量 ,引起距河道 95m处地下水位上升 0 .0 31～ 0 .0 36m。距河道不同距离的地下水 ,获取河道渗漏补给的初始时间和强度存在一个随着距离增长而逐步衰减的过程 ;但是地下水位对河道渗漏补给的响应规律是一致的 ,初期为补给强度快速增大过程 ,达到极限后 ,转变为缓慢衰减过程。最有利地下水获取河道渗漏补给的地下水位埋深为 2 .0～ 2 .5m ,入渗速率大小与河道地层岩性有关。一般规律是 ,颗粒愈粗 ,入渗率愈大 ;当地下水埋深小于 2 .0m时 ,受支持毛细水顶托作用影响 ,亚沙土比粉沙的入渗率大。总之 ,山前冲洪积平原具有较强的地下调蓄能力 ,但不恒量 ,是随着各种因素改变而不断变化。     

荒漠绿洲额济纳胡杨与柽柳生态位分异过程研究

以内蒙古额济纳绿洲分布的胡杨和柽柳为研究对象,通过建立二种植物生长的生态环境资源谱,对胡杨和柽柳实生苗、幼龄株、壮龄株和老龄株间进行X2、种间相遇率和联结指数等相关性分析,进行生态位宽度和重叠等种间和种内指标分析。分析结果表明:胡杨实生苗分布与胡杨幼龄林相关性显著,与胡杨壮龄林和老龄林相关性不显著,与柽柳实生苗分布相关性极显著,而与柽柳壮龄林和老龄林的分布相关性极不显著;二者生态位宽度和重叠程度研究表明,胡杨的实生苗与柽柳的实生苗生态位重叠程度高,柽柳的实生苗较胡杨的实生苗生态位较宽,由此胡杨和柽柳在资源利用方面具有一定的相似性,特别在二者早期,其重叠程度较高,但二者又在绿洲资源利用方面出现生态位分异,总的资源利用能力柽柳的生态位较胡杨较宽,说明柽柳在绿洲具更为广阔的分布和适应范围,胡杨适应于干旱但沙埋程度低、土壤可溶性盐和pH值较低、地下水埋深变化程度大和地表於泥变化较大的环境中,而柽柳适于生长于土壤湿润且沙埋程度高、土壤可溶性盐和pH值较高、地下水埋深变化程度小和地表於泥覆盖较轻的环境。     

水力性状对荒漠植物群落物种多度分布格局的影响

干旱引起的植物死亡是陆地生态系统物种组成改变的一个重要原因。水力学性状作为连通植物和水分匮缺间的桥梁,揭示其对物种分布的影响对理解植物干旱适应性、荒漠生态系统植被恢复和管理具有重要的理论意义。以新疆艾比湖湿地自然保护区的木本植物为研究对象,比较物种多度、水力学性状在土壤干旱梯度下的变化特征,并分析水力性状与物种多度分布之间的关系。结果表明,在土壤干旱梯度下,所有物种的多度之和未有显著变化,但在物种层面,不同物种的多度对干旱胁迫响应明显不同;比导率、准稳态导水率和胡伯尔值均随土壤干旱增加呈增加趋势,而枝叶水势不断降低,但干材密度没有显著变化;水力性状在种间的差别随土壤干旱程度发生变化;冗余分析和广义加性模型的结果表明,基于所测水力性状可以解释荒漠木本植物多度分布格局变化的92.8%,其值远高于单个或少数几个性状的组合（13.30%～86.40%）;植物多度随着准稳态导水率、比导率、胡伯尔值和枝叶水势等水力性状的升高而增加,随着干材密度的增加而降低。可见,水力性状与荒漠植物物种多度分布之间存在明显关系,利用水力性状的变化可以预测木本植物多度分布的变化。     

Hydraulic resistance partitioning between shoot and root system and plant water status of Haloxyolon ammodendron growing at sites of contrasting soil texture

Hydraulic resistance components and water relations were studied on Haloxyolon ammoden-dron,a small xeric tree,growing at sites significantly differed in soil texture.Soil water content,leaf water potential(ψl),xylem water potential(ψx),root water potential(ψroot),leaf transpiration rate(TR) and stomatal conductance(gs) were measured at the two sites during the growing season of 2005 and 2006.Leaf spe-cific hydraulic resistance(Rplant) during the whole growing season,hydraulic resistance of plants(Rp),shoots(Rshoot) and roots(Rroot) in the August of both years were calculated and expressed on leaf area basis.The results showed the proportion of the hydraulic resistance of the aerial part(Rshoot) to the Rp was the same to the proportion of the hydraulic resistance of the soil part(Rroot) to the Rp,indicating that both parts were equivalent important to plant water hydraulic system from soil to leaf.Positive significant corre-lations were found between Rp and Rroot,suggesting that root hydraulics resistance was a major determinant of plant hydraulic resistance(Rp) and transpiration rate.The integrated effect of stomatal control,hy-draulic regulation and morphology adjustment enabled plants at heavy soil site surviving the extreme water deficit period.     

石羊河中下游河岸带植被对地下水位变化的响应

通过对石羊河中下游河岸带的地下水位定位观测及植被和土壤水盐含量调查发现：河岸带地下水位与河床横向间距呈正相关;在长流水河段的河岸带,以植被类型、物种丰富度和植被盖度与河床间距的关系,判断河流影响地下水位距河床的范围约为130 m,但对于河岸带植被作用距河床横向间距可达500 m。在断流河段,距古河床0~200 m区间内分布河岸植物种。虽然石羊河下游断流,但河流地貌影响地下水位,有利于植物生长。调查区域内有5个植被型,12个群系和29个群丛,河岸带发育隐域植被类型。当地下水位≤2 m时,沼泽草甸发育;当地下水位3~6 m时,以芦苇、赖草和骆驼蓬为建群种的盐化草甸发育;地下水位≤14 m时,则柽柳灌丛繁茂。石羊河的径流量丰欠影响河岸带地下水位变化,河岸带植被组成、结构和分布响应地下水位埋深。
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塔里木河下游地区胡杨、柽柳液流变化研究——以英苏断面为例

应用先进的PHYTALK植物生理生态监测系统对塔里木河下游英苏断面胡杨、柽柳的液流流速和相关环境因子日变化进行了监测。结果表明:胡杨和柽柳的液流速率日变化趋势相似,有明显昼夜节律变化,夜晚平稳,白天波动剧烈,呈多峰值;受植株水分储存的影响,液流早晨启动后,液流突然下降,达到一个低值后开始恢复;主要受降雨影响,距主河道100m处的胡杨枝平均液流速率低于距主河道200m处相同直径柽柳枝的平均流速;试验期,影响胡杨和柽柳液流的主导环境因子不同,每个因子都有各自的影响机制;植株液流的变化是植株自身生理调节和外界环境共同作用的结果。     

农田灌溉模式下塔里木河流域地下水水位的变化分析──以塔里木河上游为例

根据1997、2000年的监测资料,分析了塔里木河上游地下水水位的时空变化,反映了不同的土地利用方式对地下水水位的影响。在农田灌溉模式下,在垂直河道方向上地下水水位的变化受到塔里木河干流水位、农田灌溉和潜水蒸发的影响。沿河道的横切方向上地下水位的变化与距河道距离成正相关,但具有明显的滞后反应,其滞后时间随垂直河道的距离增加而增加。干流水位明显影响地下水的范围为3.5km。农田灌水使地下水水位在3、11月份明显抬升,也在7月份时对地下水水位产生影响,使其抬升。潜水蒸发量随地下水水位的升高而增加,使地下水水位变化趋于缓和。     

农田灌溉模式下塔里木河流域地下水水位的变化分析——以塔里木河上游为例

根据1997、2000年的监测资料,分析了塔里木河上游地下水水位的时空变化,反映了不同的土地利用方式对地下水水位的影响。在农田灌溉模式下,在垂直河道方向上地下水水位的变化受到塔里木河干流水位、农田灌溉和潜水蒸发的影响。沿河道的横切方向上地下水位的变化与距河道距离成正相关,但具有明显的滞后反应,其滞后时间随垂直河道的距离增加而增加。干流水位明显影响地下水的范围为3.5km。农田灌水使地下水水位在3、11月份明显抬升,也在7月份时对地下水水位产生影响,使其抬升。潜水蒸发量随地下水水位的升高而增加,使地下水水位变化趋于缓和。     

Effect of Pisha sandstone on water infiltration of different soils on the Chinese Loess Plateau

The infiltration of water into soil is one of the most important soil physical properties that affect soil erosion and the eco-environment, especially in the Pisha sandstone area on the Chinese Loess Plateau. We studied the one-dimensional vertical infiltration of water in three experimental soils, created by mixing Pisha sandstone with sandy soil, irrigation-silted soil, and loessial soil, at mass ratios of 1:1, 1:2, 1:3, 1:4, and 1:5. Our objective was to compare water infiltration in the experimental soils and to evaluate the effect of Pisha sandstone on water infiltration. We assessed the effect by measuring soil bulk density(BD), porosity, cumulative infiltration, infiltration rate and saturated hydraulic conductivity(Ks). The results showed that Pisha sandstone decreased the infiltration rate and saturated hydraulic conductivity in the three experimental soils. Cumulative infiltration over time was well described by the Philip equation. Sandy soil mixed with the Pisha sandstone at a ratio of 1:3 had the best water-holding capacity. The results provided experimental evidence for the movement of soil water and a technical support for the reconstruction and reclamation of mining soils in the Pisha sandstone area.     

Effect of Pisha sandstone on water infiltration in different soils on the Chinese Loess Plateau

The infiltration of water into soil is one of the most important soil physical properties that affect soil erosion and the eco-environment, especially in the Pisha sandstone area on the Chinese Loess Plateau. We studied the one-dimensional vertical infiltration of water in three experimental soils, created by mixing Pisha sandstone with sandy soil, irrigation-silted soil, and loessial soil, at mass ratios of 1:1, 1:2, 1:3, 1:4, and 1:5. Our objective was to compare water infiltration in the experimental soils and to evaluate the effect of Pisha sandstone on water infiltration. We assessed the effect by measuring soil bulk density (BD), porosity, cumulative infiltration, infiltration rate and saturated hydraulic conductivity (Ks). The results showed that Pisha sandstone decreased the infiltration rate and saturated hydraulic conductivity in the three experimental soils. Cumulative infiltration over time was well described by the Philip equation. Sandy soil mixed with the Pisha sandstone at a ratio of 1:3 had the best water-holding capacity. The results provided experimental evidence for the movement of soil water and a technical support for the reconstruction and reclamation of mining soils in the Pisha sandstone area.     

黄土区坡沟系统容重、饱和导水率和土壤含水量变化分析

切沟是黄土高原侵蚀沟的重要类型之一,对流域水文、植被、地貌和生态等地表过程具有深刻影响。为明确土壤物理参数对切沟地形、坡位和深度的响应,在陕北黄土高原选择典型切沟,根据其走向设置沟道、沟缘及坡面3条样线,对40个样点按照10 cm深度间隔采集0~30 cm各土层原状土样,利用定水头法和烘干法对土壤容重、饱和导水率和土壤含水量进行测定并分析。结果表明:(1)地形对容重、饱和导水率和土壤含水量具有显著或极显著影响,3个参数随坡位自下而上均呈波浪式变化趋势;沟缘和坡面位置容重随坡位上升总体呈微弱减小趋势,沟缘表层坡下土壤含水量较其他坡位明显偏低;(2)沟缘和坡面位置不同土层深度饱和导水率及容重的大小变化规律与沟道恰好相反;(3)对于各土层深度而言,沟缘和坡面土壤含水量均与沟道内差异显著,且沟缘土壤含水量总是低于坡面。以上结果表明,切沟分布改变了土壤容重、饱和导水率和土壤含水量在坡面的空间格局,在黄土区坡沟系统内不同地形条件对相关土壤物理参数的影响不应忽视。     

塔里木河下游胡杨对水分条件变化的响应

通过对塔里木河下游应急输水河畔胡杨样枝的年轮分析,结果表明:第3次应急输水后,喀尔达依断面胡杨的横向响应范围达到离河1 000 m;应急输水后不同断面、不同离河距离,地下水埋深梯度、过水时间梯度随着离河道和大西海子水库距离增加,胡杨生长量减少;输水量大的年份胡杨生长量明显大于输水量少的年份,在相同输水量和输水时间前提下,春秋季持续输水对胡杨生长恢复效果要优于夏秋季输水;在持续输水后,胡杨生长量增长幅度减小,其大小逐步趋于近似.     

克里雅绿洲浅层地下水与土壤特征的局部空间关系

通过优选的空间插值方法、网格单元法、地理加权回归(GWR)与最小二乘法(OLS)等方法的综合运用,系统研究典型干旱区绿洲的浅层地下水特征(埋深、电导率)与表层土壤特征(含水率、电导率)的空间分异与局部空间关系。结果表明:空间拟合方法上,表层土壤电导率与含水率的空间关系回归适用OLS模型,其余指标间空间关系采用GWR模型更优;空间关系上,土壤电导率与含水率的全局相关系数为极显著的0.85,局部相关性上绿洲西部明显高于东部;土壤电导率与地下水电导率的全局相关系数极显著(R=0.602),但局部相关性上同时具有正相关与负相关特征;土壤含水率与埋深、地下水电导率与埋深均呈全局负相关,但在局部出现正相关;地下水埋深由绿洲西北至东南逐渐增加,地下水电导率由西南至东北依次呈现低—高—低的特征,表层土壤电导率与含水率由西至东均呈现低—高—低—次高的特征; GWR较OLS方法能够反映更多的空间异质特征,通常在总体相关水平下,局部可能出现相关性相反或大小不同的相关性。