塔里木河流域胡杨群落特征分析

为进一步保护塔里木河流域胡杨林,对该流域胡杨群落物种种类及数量组成特征、群落高度级物种组成性状进行研究,结果表明:胡杨群落中具有明显的分层性,其结构较简单,最主要的分层为乔木层、灌木层、草本层。塔里木河上游胡杨群落物种数量特征为灌木层>乔木层>草木层,中游为草本层>灌木层>乔木层,下游为灌木层>乔木层>草本层。中游群落中所含的物种个体最多,密度最大;其次是上游;下游所含物种最少,密度最小。     

塔里木河下游生态输水策略分析

自2000年5月至2011年间的12次生态输水，对塔里木河下游地下水恢复发挥了重要的作用。截至到2011年10月的实测数据，相较于输水前，英苏、阿拉干、库尔干和老英苏各断面的地下水位均有不同程度的上升，上升幅度与离河距离相关。距河1 km处的上升幅度分别为2.0、3.0、4.0 m和1.0 m左右，地下水位均有较明显的恢复。当地下水埋深达到4.0、3.5 m和3.0 m时，与此相对应的植被生存状态分别称之为维持生存、基本生存与适合生存。由此可以计算出，塔里木河下游距河1.0 km范围内3种植被生存状态对应的耗水量分别为1.6×108、2.2×108 m3和2.7×108 m3。大西海子水库以下的下泄水量可分别在春、秋、冬季3个时段进行。据此，近期的输水策略为：年输水量应维持在2.7×108 m3以上，输水适宜时段为春、夏季，以尽快恢复下游地下水环境并逐步满足河畔植被适合生存的耗水量；远期输水则可视上游来水的情况，采用满足维持生存、基本生存与适合生存3种耗水量的交替输水方式，输水量的下限为1.6×108 m3，以达到有限水资源条件下提高水资源利用率与维持生态系统稳定的目标。     

塔里木河中下游地下水动态在线监测系统的设计与应用

针对塔里木河中下游地下水动态在线监测现状,有效利用网络简化数据,增加预报、预警功能及优化供电系统。结果表明,在塔里木河中下游安装设备,完成了远程传输及分析数据,以18 d实时监测数据为依据,地下水位在3.462～3.617 m波动。以胡杨生长的地下水位阈值为判断依据,此位置地下水位位于0.50～4.71 m,未越过良好与胁迫生长阈值,在胡杨长势良好范围内,即胡杨长势良好,不产生预报预警信息。该地下水监测系统可以用于塔里木河中下游地下水位动态监测工作。     

基于RS和GIS的塔里木河干流生态环境状况评价

干旱区内陆河流域生态环境的变化关系到人类的生存和社会的发展。针对塔里木河干流区域在综合治理前后的环境变化状况,以1990、2000年和2010年7—8月的3期Landsat-TM和中巴资源卫星遥感数据为基础,借助RS、GIS手段和生态环境状况指数方法,对比分析了综合治理前后生态环境的特点,得知塔里木河干流的生态环境在综合治理前处于最差的级别,综合治理后有明显改善。虽然,综合治理遏制了生态退化的趋势,但是流域内生态脆弱的现状并没有发生根本扭转,仍需要进一步地增加治理投入,巩固和增强综合治理的效果。     

塔里木河下游水量转化特征及其生态输水策略

2000—2015年的生态输水对塔里木河下游生态恢复发挥了重要的作用。通过连续16 a的动态监测和野外数据采集,对生态输水的特点、方式、水量转化特征、生境变化和影响范围等进行了系统的分析,同时对生态输水策略与生态保护模式进行了初步探讨。结果表明:(1)主河道线状输水方式,难以扩大环境响应范围,开展汊河输水和面状输水是十分必要的;(2)水量转化和耗散比例为:补给地下水44.2%,土壤与植被消耗48.8%,入湖水量与河道内水面蒸发7%;(3)地下水响应的最大距离为1 000 m,在距河500 m范围地下水位上升、水质好转显著;(4)鉴于生态退化的趋势得到遏止,但其脆弱性依然没有根本转变,恢复并合理调控其文阔尔河和老塔里木河区间的地下水位,扩大受水区范围,建立更加稳固的生态恢复平台,是今后生态输水与生态环境保护的主攻策略。     

塔里木河下游荒漠河岸林带辐射平衡特征

利用新疆塔里木河下游河岸林带观测的太阳辐射数据，结合下垫面和天气变化状况，分析该区太阳辐射变化特征，同时评价FAO56辐射估算方法模拟该区域太阳辐射的效果。结果表明：净辐射和辐射四分量的年均日变化，除大气逆辐射在300 W·m-2左右波动外，均呈现出典型的单峰趋势。其中，总辐射平均极大值为629.96 W·m-2，净辐射平均极大值为520.76 W·m-2，净辐射日积分值在一年内呈现单峰对称型趋势，年平均值为7.81 MJ·m-2·d-1，地表长波辐射的峰值在中午前后滞后于总辐射峰值约2 h。较之晴天而言，阴天和风沙天气太阳辐射波动较大，总辐射和净辐射均明显降低。地表反照率的变化与下垫面植被覆盖度密切相关，生长季节为0.18左右，非生长季节为0.20左右，年均值为0.19。FAO56方法模拟日尺度辐射结果表明：总辐射、净短波辐射和净辐射模拟效率分别为0.94、0.87、0.80，而有效辐射模拟效率仅为0.19；各辐射通量均方根误差均在1.67~1.98，平均偏差值均较小。有效辐射量在总辐射中所占比例较小，虽模拟效率较低，但其对净辐射的贡献较小，使得净辐射模拟误差在合理的范围内，故认为FAO56辐射模拟方法经验系数可用于计算该地区日尺度净辐射值。     

塔里木河下游不同退化阶段胡杨径向生长量变化特征

以塔里木河下游胡杨为研究对象,借助树木年轮水文学的方法,运用LINTABTM6型树木年轮测定仪读取钻心的年轮宽度,研究了塔里木河下游不同退化阶段离河道不同距离胡杨径向生长量的年际变化特征及其差异分析。结果表明:(1)2000年生态输水后,胡杨平均径向生长量有显著的变化,胡杨生长进入了生长高峰期;(2)应急生态输水促使胡杨突变性地增长,如果生态输水没有达到一定的量或持续时间,胡杨径向生长量在短时间内就会表现为不再增长或下降,若要保持胡杨长势良好,要继续加强输水;(3)塔里木河下游不同退化阶段胡杨径向生长量差异极显著(p0.001),不同退化阶段胡杨多年平均径向生长量大小排序依次是中度退化区极度退化区重度退化区;不同退化阶段胡杨对输水的响应均具有滞后性且响应程度不同,输水后处于不同退化阶段胡杨平均径向生长量出现极值的年份存在较大差异;(4)塔里木河下游不同退化阶段离河道不同距离胡杨平均径向生长量差异极显著(p0.001),整体上随着离河道距离的增加,胡杨径向生长量呈现下降趋势。     

塔里木河中游荒漠河岸林土壤理化性质分布特征与植被关系

为揭示土壤理化性质的空间变异特征及其与植物数量特征、物种多样性的关系,运用相关性分析和回归分析等方法对塔里木河中游荒漠河岸林不同生境土壤理化性质的空间变异规律及其与植物数量特征和物种多样性进行了分析。结果表明:(1)不同生境土壤理化性质有明显的差异,表现为:土壤含水量、容重在河岸地带大于过渡地带和荒漠地带,持水量、孔隙度、全盐、pH值则随着垂直于河岸距离的增加而增加,有机质、全磷、全钾的最大值则出现在水热资源组合较好的过渡地带,生境内部不同土层理化因子变化呈现不同的规律;(2)随着距离河岸增加,乔木、灌木、草本的频度、盖度、密度存在不同程度退化,物种多样性指数也明显降低;(3)植物数量特征、物种多样性指数与土壤理化因子存在一定的相关性,全盐量、容重、土壤含水量、pH、全氮、全磷与植物的数量特征指标和物种多样性指数的关系最为密切;(4)经回归分析,表明土壤含水量是影响干旱地区植物生长的首要因子,而土壤养分也是影响植物生长的主要因素,且有机质、全磷、全钾与植物生长状况呈负相关。土壤理化性质的空间变异不仅促使区域植物数量特征发生明显变化,而且也影响群落的演替,同时,植物的空间分布特征对土壤理化性质有明显改良作用,通过二者关系的研究为塔里木河中游荒漠河岸林的恢复和土地沙化的治理提供理论支撑。     

荒漠生态系统土壤呼吸速率对环境因子的响应

为探明环境因子与土壤碳释放之间的关系,利用LI-8100土壤碳通量自动测定仪监测塔里木河下游典型断面的荒漠河岸林群落土壤呼吸的变化动态,并同步观测植被盖度、地下水位、土壤特性及温度等相关因子的变化,分析其与土壤的关系。结果表明:1)在同一温度范围条件下,虽然土壤呼吸对温度变化有所响应,但温度不再是土壤呼吸作用的主要限制因子,根系和土壤微生物的生命活动很容易受到其他因素的影响和制约;2)监测区地下水对土壤呼吸速率存在一定的影响,地下水位越高土壤呼吸速率越小,地下水位越低土壤呼吸速率越大;3)植被盖度与地下水同时作用于土壤呼吸过程;4)在地下水的影响下土壤特性对土壤呼吸过程也存在影响。