胡杨年轮对非确定性输水的响应特征——以塔里木河下游喀尔达依断面为例

[目的]确定塔里木河下游胡杨一级枝年轮与材积生长对非确定性输水的响应特征.[方法]垂直河道,在不同离河距离,采集胡杨一级枝年轮样本,绘制年轮宽度及材积生长量曲线,根据曲线形状,对不同地下水埋深条件下的响应特征进行分析.[结果](1) 2000年输水后,胡杨年轮生长量于2004年达峰值,2008年起,输水前后胡杨年轮宽度生长量差异不显著.(2)输水后胡杨一级枝材积生长量明显高于输水前,2008年达峰值,输水后各年、不同离河距离,材积生长量与输水前的均有显著差异.(3)输水后,河畔地下水埋深迅速抬升,2002年达峰值,随后逐年缓慢下降,胡杨材积生长量与地下水埋深变化相对应,呈“增-减-略增”型.[结论]胡杨年轮宽度生长量可以测度对输水的响应时间及范围,而胡杨材积生长量可测度对输水的响应程度及持续性,地下水埋深变化是决定胡杨材积生长量大小的关键因素.     

胡杨冠幅对塔里木河下游应急生态输水的响应

以塔里木河下游10次生态输水的效果为背景,根据近5a在塔里木河下游阿拉干断面的大量野外调查数据,分析了胡杨冠幅对应急生态输水的响应.结果显示:随着输水次数的增加,胡杨冠幅呈梯度变化的趋势,输水对增加胡杨叶量和活枝有一定的促进作用,不同冠幅级的胡杨主要分布在距河道200 m的范围,且其分布都与离河道距离呈显著负相关关系,...     

输水影响下胡杨胸径生长量时空变化

以塔里木河下游14次人工输水对荒漠河岸林修复过程的生态效益评估为长期目标,利用近10 a在塔里木河下游阿拉干断面的大量野外调查数据,探讨了胡杨胸径在不同时间和空间尺度上对人工输水的响应。结果显示,随着输水次数和输水量的稳步增加,河道两边地下水位逐渐抬升,胡杨胸径生长量明显增大;但是,由于不同年间输水次数、输水季节和输水量有差异,各年间胡杨胸径生长量呈现出不同的增加趋势,胸径生长量与河道输水量大小相互对应,累计输水量与胸径生长量成正比,两者之间的指数函数模型拟合度为0.928。随着离河道距离的增加,地下水位抬升不明显,胡杨胸径生长量也逐渐变小,胸径生长量与离河道距离之间的回归模型拟合度为0.965,离河道距离与胸径生长量成反比。离河道距离与不同胸径级胡杨胸径生长量之间的回归模型拟合度(以胸径级增大的趋势)分别为0.876,0.879,0.849和0.837;与胸径级增大的趋势耦合。由此得出,胸径级大的胡杨胸径生长量随离河道距离的变化差异没有比胸径级小的胡杨大,说明胡杨胸径级越大(即胡杨进入老龄阶段),其胸径生长量与地下水埋深之间的关系则不明显。     

胡杨主干与一级枝年轮宽度相关性分析

采用典型相关分析方法分析了塔里木河中游英巴扎断面31棵不同离河距离、不同年龄段胡杨主干年轮与一级枝年轮之间的相关性。结果表明：胡杨的主干年轮与一级枝年轮之间高度相关，且同一年主干年轮与一级枝年轮之间相关性最好。采用协方差分析方法分析不同离河距离、不同年龄段对胡杨主干年轮与一级枝年轮相关性的影响，结果表明；不同离河距离不影响主干年轮与一级枝年轮之间的相关性；在幼龄阶段胡杨主干年轮与一级枝年轮之间呈负相关，中龄阶段二者相关性不高，成熟林阶段二者相关性最好。     

人工输水影响下塔里木河下游阿拉干断面幼龄胡杨胸径变化

以塔里木河下游12次人工输水的生态效益评估为长远目标,利用阿拉干断面2005、2010年的胡杨（ Populus euphratica）荒漠河岸林生态调查数据,分析了距河道50 m以内的345棵幼龄胡杨（胸径≤4 cm）的生长量和株数在不同时间和空间尺度上的变化,探讨了幼龄胡杨株数增减原因和胸径生长对人工输水的响应。结果表明：2005年实测幼龄胡杨株数为345棵,到2010年,其中42．61％的胡杨胸径增长明显,36．23％的胡杨胸径增长不明显,14．20％的幼龄胡杨在河道疏通工程中消失,6．96％的幼龄胡杨由于缺水而枯死。2005年的幼龄胡杨株数占总胡杨的比例为16．91％,2010年比例增加到31．17％。在时间尺度上,随着应急输水次数和累计输水量的增加,幼龄胡杨胸径生长量和株数显著增多。在空间尺度上,随着距河道距离的增加,幼龄胡杨的胸径生长量和株数呈现递减趋势,胸径生长量与距河道距离之间的对数相关性较高（R2＝0．7281）,幼龄胡杨株数和距河道距离的多项式相关系数为0．7531。     

塔里木河下游多枝柽柳茎直径生长对水环境时空变化的响应

通过对塔里木河下游输水河畔10个采样区多枝柽柳茎杆年轮宽度测量与统计分析,结果表明,2000年应急输水前,塔里木河下游各采样区多枝柽柳茎直径连年生长量逐年变小并趋于接近,各采样区水环境状况趋于一致,并有逐年恶化的趋势;应急输水之后不同采样区受水强度不同,多枝柽柳茎直径连年生长量出现不同程度的增大;应急输水对多枝柽柳茎直径生长生态作用效果的显著性由输水前其所受干旱胁迫程度和受水量共同决定。     

生态输水干扰下塔里木河下游阿拉干断面幼龄胡杨树高变化分析

[目的]评估塔里木河下游10次应急输水对荒漠河岸林的效益程度.[方法]根据近5年在塔河下游阿拉干断面河道两岸设立的胡杨长势指标数据,对比河道附近区域内幼龄胡杨树高增长量的变化.[结果]应急输水后河道两边地下水位抬升,对离河道距离近区内幼龄胡杨树高增长有了一定的促进作用,2005年,距离河道50 m以内幼龄胡杨平均树高为2.02m,到2010年增至2.66m;距离河道50 m以内幼龄胡杨树高增长量与离河道距离之间的相关性显著,相关系数R2为0.362 8;虽然应急输水量不断增加,但幼龄胡杨树高年增长量呈下降的趋势.[结论]该研究为塔里木河下游荒漠河岸林的恢复提供了理论依据.     

塔里木河下游断流区胡杨密度调查与分析

根据塔里木河下游不同断面、离河岸不同距离胡杨的现地调查数据，得出随着离河岸距离增加胡杨林密度降低、株间距加大的规律。以推断塔河下游断流30年问，地下水对胡杨的支撑极限和胡杨对干旱的耐受极限，为塔河下游生态治理以及应急输水方案的调整提供依据。     

胡杨树冠疏失度对塔里木河下游应急生态输水的响应

[目的]向塔里木河下游应急生态输水,恢复和自然更新胡杨为主体的荒漠河岸植被.[方法]以塔里木河下游阿拉干断面设立的长期监测样地内的胡杨为研究对象,采用野外调查实测与室内数据分析相结合的方法,研究胡杨树冠疏失度对应急生态输水的响应.[结果]应急生态输水后地下水位的抬升对胡杨树冠疏失度的降低产生一定的作用;总体上,胡杨的树冠疏失度随着离河道距离的增加逐步增大,而且离河道越远,疏失度增加的程度就越大;树冠疏失度小于10;的旺盛胡杨主要分布在离河道100 m之内,其中多以疏失度少于50;的长势较好的胡杨为主.在离河道200～400 m,树冠疏失度为50;～75;长势较差的过熟林、衰老林比例开始增多.距河道400 m以外,胡杨密度开始急剧下降,树冠疏失度也明显增大.[结论]目前胡杨生长对生态输水的响应范围主要在距离河道400 m之内.     

应急输水干扰下塔里木河下游荒漠植被的变化

根据5年来在塔里木河下游的监测结果,结合实测数据和历史资料,对输水前后地下水位以及荒漠植被的变化进行对比分析.结果表明:随着应急输水工程的继续和扩大,离河道一定范围内地下水位升高明显.相应地,下游植被对输水干扰的生态响应也很显著,沿河岸及古河道附近多种草本植物又重新出现;随着生境的改善,一些耐旱乔、灌木长势也出现明显好转,主要表现在植被盖度的提高,种类的增加,胡杨冠幅、郁闭度和基部萌生枝的增加以及胡杨次生苗、实生苗的出现.     

基于Landsat时间序列的塔里木河上游胡杨林NDVI与水文因子关系研究

研究胡杨NDVI与胡杨林空间分布对区域水文因子的响应过程,为当地生态环境保护及修复工程提供科学参考。以新疆生产建设兵团第一师阿拉尔垦区塔里木河流域及其沿岸胡杨林为研究对象,基于Landsat 8 OLI遥感数据,使用Pearson相关性分析法,分析胡杨NDVI与水文因子的响应过程。结果表明：在月度时间尺度上对水文因素与胡杨NDVI做相关性检测,胡杨NDVI在冬春季节对地表径流量存在明显滞后反应,对地下水位埋深响应及时;以年为单位的时间尺度上根据基于月度时间序列分类后的空间分布图与地表总径流量相关性检测,胡杨NDVI对地表总径流量存在明显滞后。综上所述,采集的月度胡杨样本NDVI与其他植被类型有显著差异,根据冬春季节胡杨NDVI对地表的滞后效应,可对塔里木河进行春季生态输水工程,对沿岸生态胡杨的保护与恢复有着重要的理论支撑意义。     

干旱胁迫输水后胡杨测树因子特征及相关分析

为研究塔里木河下游长期干旱胁迫输水后胡杨主要测树因子的响应特征及相互关系,对不同地下水埋深条件下胡杨胸径、冠幅、树高进行了实地调查。结果表明,随离河距离增加（地下水埋深下降）,胡杨冠幅、树高逐渐减小,但胸径变化没有规律性。将调查数据按径阶进行冠幅与胸径、胸径与树高间的相关分析,结果表明其显著相关。用胡杨胸径与树高模型预测树高的平均精度为90.08%,随着地下水埋深下降,模型拟合精度逐渐降低;用胡杨冠幅与胸径模型预测胸径的平均精度为81.37%,模型拟合精度随地下水埋深变化的规律性不明显,这是胡杨经历长期干旱胁迫输水后地下水埋深条件不一致的客观表征。      

人为输水干扰下不同树高级胡杨个体的分布特征研究——以塔里木河下游为例

自2000年实施的向塔里木河下游8次应急输水对以胡杨为主体的荒漠河岸林产生了一定的恢复作用.为了定量评估胡杨对人为输水的响应程度,采用"面"上宏观调查与" 点"上典型研究相结合的方法,以塔里木河下游阿拉干断面设立的长期监测样地内的胡杨为研究对象,分析与研究了树高及其分布特征.结果表明:不同树高级的胡杨分布具有一定规律性;随着离河距离的增加,胡杨株数呈递减趋势;特别是在距河50 m范围内人为输水干扰对胡杨幼苗更新具有显著作用.     

额济纳绿洲不同土壤水盐条件多枝柽柳对胡杨种群分布的影响

【目的】生态输水工程实施后，胡杨种群得到了一定的恢复，但恢复效果远不如与其生态位高度重叠的多枝柽柳显著。本研究拟探讨不同土壤水盐环境下，胡杨种群的适应优势是否受到多枝柽柳伴生的影响，以期为胡杨林的保护管理和绿洲生态输水方案制定提供科学参考。【方法】本研究以西北干旱区河岸林群落的关键建群种胡杨和多枝柽柳为研究对象，选取目前野外常见的两种土壤水盐生境（相对高水高盐和水盐适中），分析两个物种种群空间分布及其与水盐的相互关系。【结果】（1）在相对高水高盐的环境中，胡杨种群呈现衰退趋势，幼龄木极少且更新受限，而多枝柽柳则表现稳定状态。水盐适中的环境中，胡杨种群结构稳定，各龄级相差不大，多枝柽柳种群则表现为增长趋势。（2）不同土壤水盐条件下，两个物种主要以聚集分布为主以抵抗不良环境的胁迫，胡杨幼苗的生长还会受多枝柽柳伴生抑制。（3）不同的土壤水盐条件会造成两物种多度的差异。多枝柽柳与胡杨种群个体数的比值均与盐分呈正相关，但在盐分含量不高时，随水分的增加，多枝柽柳种群个体数量减少，胡杨种群个体数量则增多。【结论】本研究结果进一步验证：除环境过滤作用外，多枝柽柳的竞争也是目前胡杨在演替过程中表现出衰退...     

塔里木河中下游胡杨与柽柳种群空间分布格局及关联性

为了揭示塔里木河中下游生态输水后胡杨与柽柳种群空间分布格局及关联性变化特征.以塔里木河中下游荒漠河岸植被建群种胡杨(Populus euphratica)和柽柳(Tamarix ramosissima)为研究对象,采用相邻格子法进行实地调查,并通过3个样地的6种不同取样尺度(10 m×10 m、10 m×20 m、10 m×30 m、20 m×20 m、20 m×30 m、20 m×50 m)计算方差与均值的比率以及5种聚集度指标,分析胡杨与柽柳种群的空间分布格局,同时利用2×2列联表χ2统计量、联结系数和共同出现百分率等测度方法,计算2个物种联结的性质和程度.结果表明:胡杨和柽柳种群的空间分布均呈显著的聚集分布;在胡杨、柽柳群落中,种间联结系数小于1,共同出现的百分率大于0,胡杨与柽柳呈现种间负联结,且联结程度随着生境的恶化而增强,种间竞争激烈.因此,本研究结果可为该区域防风固沙、水土保持和生物多样性等生态服务功能提供技术支持,也为系统评估和改进生态输水方案提供科学依据.     

塔里木河下游生态输水对环境的动态影响与防治对策

近几十年来,塔里木河下游河道断流,地下水水位剧烈下降,天然植被衰退,为恢复和重建塔里木河下游严重受损的生态系统,从2001～2006年,先后进行了8次生态应急输水.在实地考察和前人研究的资料基础上,对塔里木河下游生态输水的背景进行介绍,通过对生态输水后地下水位恢复情况、地下水矿化度变化、植被对生态输水的响应以及生态输水对土地沙漠化情况影响的分析,由此反映生态输水的效益,从而对塔河下游生态输水中存在的问题进行探讨.     

塔里木河上游灰胡杨种群生活史特征与空间分布格局

灰胡杨是荒漠地区特有的珍稀渐危植物,主要分布在塔里木河流域,是塔里木荒漠生态系统的关键种之一。在塔里木河上游选择具有代表性群落设立5 hm²研究样地,应用相邻格子法进行每木调查,从年龄结构、生命表特征、存活曲线、生存分析以及种群不同发育阶段个体空间分布格局等方面研究了灰胡杨种群生活史动态特征与空间分布规律。结果表明:塔里木河上游灰胡杨种群结构整体上呈钟型,幼树个体较少,成年个体较多,属暂时稳定型种群;不同生境种群结构不同,随河流走向种群结构由稳定型转为衰退型。种群存活曲线趋于DeeveyⅡ,生存率呈单调下降趋势,中期(Ⅵ-Ⅸ)降幅较高;危险率呈上升趋势,于Ⅸ龄级出现危险率与死亡率、消失率高峰,生命期望单调下降,反映种群生存力下降的趋势。灰胡杨种群空间分布格局总体上为聚集分布,因生境不同空间格局发生变化,这是种群适应环境压力及与环境协同进化的结果;种群空间格局随发育进程而变化,从幼龄到中、大龄,种群分布格局的聚集强度减弱并逐渐转变为随机分布,这是种内竞争强度变化的结果。环境因子与种群分布多度的相关与逐步回归分析表明地下水位是影响种群分布的主要因素。可见,塔里木河上游灰胡杨种群结构与空间分布格局随生境和时间发生变化,环境因素和生物因素是影响灰胡杨种群生态特征的两个主要原因。     

塔里木河下游生态退化成因分析

塔里木河下游是生态环境脆弱区,属红色生态区.近几十年来,由于人类对水资源不合理的开发利用,造成了塔里木河下游大西海子水库以下河道断流近30年,地下水位大幅度降低,水质不断恶化,植被大量枯死,尤其是胡杨大量死亡,"绿色走廊"濒临衰亡,土地沙漠化不断加剧,塔里木河下游的生态环境出现了严重的退化.研究总结了输水前下游生态退化的状况,分析得出了造成其生态退化的主要成因是自然和人为活动,并提出了生态保护与建设的对策.     

胡杨与灰叶胡杨的叶片光谱特征对比分析

本研究以塔里木河流域的胡杨与灰叶胡杨为研究对象,通过对叶片进行光谱测试,并结合室内化验分析数据,揭示胡杨及灰叶胡杨叶片的光谱特征,并研究二者之间的相关性。结果表明,胡杨与灰叶胡杨的叶片光谱反射率走向相似,但差异较明显;通过二者之间的两条反射光谱曲线的光谱相似性相关数值的计算,证明胡杨与灰叶胡杨的光谱相似性不高;胡杨与灰叶胡杨的包络线去除光谱的两个吸收谷位置走向一致,但差异显著性检验证明,二者的吸收斜率差异极显著。通过胡杨与灰叶胡杨的光谱位置特征进行对比筛选,判断不同胡杨品种的吸收特征参数,并通过筛选敏感波段反映光谱与色素的相关性,体现色素吸收光谱变化的强弱程度,更能体现色素含量变化的差异。为利用遥感技术监测胡杨与灰叶胡杨的健康状况提供技术支撑,进而为干旱区荒漠生态系统的恢复及植被重建提供理论基础。     

生态输水对塔里木河下游地下水时空分布特征的影响

为了研究塔里木河下游实施生态输水工程以来,地下水位的动态变化及空间分布状况,以大西海子水库为起点,沿塔里木河下游输水河道布设英苏、喀尔达依、阿拉干、依干不及麻、库尔干5个生态监测断面共29个遥测站(井),定期采集数据。结果表明:从2001~2011年,塔河下游年平均地下水位趋势系数为0.039,呈现明显上升趋势;2011年,库尔干断面以下地段地下水位在-2~-6m,基本能够满足主要建群植被胡杨和柽柳恢复的要求;历次输水量与各遥测井输水后出现的最高地下水位平均值呈现较为显著的正相关(R2=0.748)。本研究结果可为塔里木河下游实施生态输水工程过程中调整合理输水量、适宜的输水时段,以及采取生态治理植被保护和恢复措施,提供可供参考的理论依据。