河水漫溢对塔里木河下游土壤及植被的影响

通过比较和分析塔里木河下游在输水过程中形成的漫溢干扰对土壤理化性质和天然植被的影响和分析漫溢作用下土壤理化性质的变化特点,对河水漫溢干扰对下游天然植被恢复的作用进行了探讨,为塔里木河下游的生态恢复工程提供理论依据。从漫溢区与非漫溢区土壤理化性质的对比结果看:(1)同一观测断面内漫溢区的粘粒含量大于非漫溢区,多次漫溢区粘粒含量大于漫溢次数少的区域,随着漫溢次数的增加,土壤中细沙和极细沙含量显著下降,中粉沙和粗粉砂含量增加,这主要是地表过水对土壤中的颗粒进行冲刷和沉积造成的结果。(2)漫溢增加了土壤的含水量和容重,对土壤有紧实作用。(3)漫溢后土壤的养分的淋洗与沉降作用明显,表明漫溢作用影响了土壤养分在表层的分布。这些土壤理化性质的变化从一定程度上解释了为何漫溢后地表植被的长势和种类有了明显的变化。     

塔里木河下游漫溢区土壤种子库及幼苗库特征

结合土壤种子库萌发实验和幼苗库野外调查,研究塔里木河下游漫溢区土壤种子库和幼苗库特征及两者之间的差异,同时对不同微地形条件下两者多个生态指标进行分析比较。结果显示:（1）土壤种子库和幼苗库共发现有11科21属22种植物。土壤种子库有效种子密度为681±166个\5m-2,而幼苗库的密度为74±30株·m-2。土壤种子库和幼苗库均以多年生草本植物为主。（2）土壤种子库的Margalef指数值显著大于幼苗库,Simpson指数和Shannon-Wiener指数的值则略大于幼苗库。土壤种子库和幼苗库之间的物种相似度为0.553。（3）在不同微地形条件下,土壤种子库和幼苗库的密度和多样性指数变化趋势有所不同,但总体上均表现为土壤种子库大于幼苗库。     

塔里木河下游退化荒漠河岸林地上植被与土壤种子库关系初探

以塔里木河下游为研究区,选择退化程度不同的4个典型断面19个样地,利用种子萌发法进行了两年的种子库土壤萌发实验,试图就生态严重退化区的土壤种子库与地上植被的关系以及退化程度的差异对种子库特征的影响开展针对性的研究。结果显示: ①塔里木河下游土壤种子库的基本特征是:种子库密度小、物种种类组成较单一、物种的多样性低和地上植被与种子库的相似性较低;②随退化程度的加剧,土壤种子库密度明显下降、表层种子库比例升高、一年生草本占优势逐渐向多年生草本和灌木转变、地上植被与土壤种子库物种组成上差异显著;③退化过程中种子库多样性的变化比地上植被变化要迟缓,但是在植被退化演替的末期,土壤种子库的物种多样性指数衰减的幅度又明显快于地上植被的衰减幅度;④受干旱环境和严重退化的双重影响塔里木河下游土壤种子库与地上植被的关系表现出退化演替末期共有物种数的减少和相似性明显递减的特点。     

塔里木河下游地下水位对植被的影响

对塔里木河下游断流河道2000~2002年9个地下水监测断面和18个植被样地的实地监测资料分析表明,地下水埋深对天然植被的组成、分布及长势有直接关系。地下水位的不断下降和土壤含水率大大丧失是引起塔里木河下游植被退化的主导因子。塔里木河下游的四次输水对其下游地下水位抬升起到了积极作用,河道附近地下水位呈逐级抬升过程,横向影响范围达1000 m左右,纵向上,表现为上段地下水抬升幅度较大 (达84%),下段抬升幅度较小 (6%)。随着地下水位的抬升,天然植被的响应范围由第一次输水后的200~250 m,扩展到第四次输水的800 m。     

塔里木河下游生态输水对荒漠河岸林生态恢复力的影响

生态恢复力是指生态系统在外界干扰下通过自我调节、恢复到未受损前状态的能力,研究生态恢复力可为有效应对外界干扰对生态系统的威胁提供理论基础。基于对过去20 a近河岸荒漠河岸林植被归一化植被指数(NDVI)和气象数据的分析,研究了塔里木河下游不同河段4个时期(2001—2005年、2006—2010年、2011—2015年和2016—2019年)植被净初级生产力(NPP)的均值以及生态系统抵抗力、稳定性和恢复力状况,得到了不同时期不同河段生态系统的恢复状况。结果表明:(1)2016—2019年具有最大的NPP均值和最大值,与2006—2015年相比,生态系统恢复力较大,但略小于2001—2005年。(2)上段2011—2015年恢复力最大,中、下段2016—2019年恢复力最大,上、中和下段2006—2010年恢复力最低。(3)输水20 a后,上段生态系统的恢复状况较中、下段好。(4)生态恢复是相对于某种状态而言的,生态输水后前10 a生态恢复力较低,表明生态系统不容易恢复到未退化状态,而后10 a生态恢复力较大,说明生态系统越来越接近未退化状况,植被整体生长状况在改善。     

旅游干扰对五台山植被景观区植物多样性的影响

 物种多样性是衡量景区生态环境质量的重要指标之一。通过计算物种的多样性指数、科属、区系、生活型和生态型特征,利用除趋势对应分析方法对五台山旅游干扰下植物多样性的格局进行了研究,结果表明：在不同地理因子和物种多样性的作用下,各类植被景观区表现出一定的格局规律。在排序图上,以灌木层和草本层植物为主的Ⅲ区、Ⅳ区和Ⅶ区位于左侧,以乔木层、灌木层和草本层植物为主的Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅵ区和Ⅴ区位于中间,仅有乔木层的Ⅸ区位于右侧。坡位、海拔和旅游影响系数与DCA第一轴和第二轴的相关性均较大,说明这3个因子对植物多样性的格局有重要影响。研究结果有益于五台山景区的生态管理。     

克里雅河下游荒漠河岸植被的历史、现状和前景

深入塔克拉玛干沙漠腹地的克里雅河下游，历史上曾经存在过地较好的生态环境和较茂密的荒漠河岸植被，由于自然和人为原因，目前荒漠河岸植被在严重衰退，生态环境逐渐恶化，需要采取积极措施，延缓其衰 退过程，并促成在一定程度上的好转。     

黄土高原植被降水利用效率对植被恢复/退化的响应

基于2000-2014年MODIS NDVI数据及气象数据,运用累计降水利用效率变化差异（CRD,cumulative rain use efficiency differences）估算模型和基于地形要素降水量插值法,探讨2000-2014年黄土高原RUE（降水利用效率rain use efficiency）对植被变化的响应,以期为黄土高原生态可持续发展提供数据支撑。结果表明：黄土高原大部分地区植被覆盖得以改善,其面积约占总面积的81%,区域边缘植被覆盖退化严重。黄土高原降水利用效率RUE与累计NDVI的相关性总体表现为“东南呈正相关,西北为负相关”的空间格局,全区相关系数以正相关为主。黄土高原CRD与植被变化趋势的相关性显著,其中,植被退化背景下,植被退化程度越严重,RUE越低;植被恢复背景下,RUE受“退耕还林还草”作用显著,2000-2005年,RUE呈上升趋势,2007年后,随着退耕还林还草政策的工作重心转移,RUE呈波动变化。     

塔里木河下游输水对荒漠河岸林生态系统水分利用效率的影响

水分利用效率(Water use efficiency,WUE)作为评价植物生长适宜度的综合指标之一,能很好地反映植被对生态输水的响应.通过Slope趋势分析、Pearson相关性分析及栅格时序合成等方法,利用CASA模型估算的净初级生产力(Net primary productivity,NPP)和SEBAL模型估算...     

塔里木河下游荒漠生态系统退化机制分析

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,土地的沙质荒漠化问题十分严峻。通过对下游退化荒漠生态系统的脆弱性和不稳定性以及干扰体驱动力的分析,阐述了该系统退化的机制,并在此基础上,提出了退化荒漠生态系统的恢复对策。系统的内在脆弱性特征决定了其抗干扰的能力差,退化后恢复的弹性小;强烈的人为干扰体是系统退化的重要驱动力。下游荒漠生态系统的退化是系统内在特性和外在干扰体综合作用的结果。在干旱区严酷的生态环境下,荒漠生态系统的人为干扰结果值得重视。2000年5月以来的塔里木河下游生态输水,使系统的退化形式得到了一定程度的遏制,但系统的恢复是有限的。植被的恢复,必须遵循干旱区植物的生态学性质,密切结合植物发生所需的环境条件,特别是干旱区植被分布格局与地下水的关系。     

模糊隶属法在塔里木河荒漠植物抗旱性评价中的应用

以塔里木河荒漠河岸乔木、灌木、草本植被的代表植物胡杨(Populus euphratica)、柽柳(Tamarix ramosissima)和罗布麻(Apocynum venetumas)为研究对象,对塔里木河下游不同区段、不同地下水位状况下胡杨、柽柳和罗布麻体内叶绿素、可溶性糖、脯氨酸(Pro)、丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、生长素(IAA)、赤霉素(GA3)和脱落酸(ABA)等主要生理指标和地下水位进行了测定。运用国际通用软件SAS6.12对这十项生理指标和地下水位之间的关系进行了相关性分析,结果表明:亚哈甫马汗断面的柽柳对地下水位的生理响应最为敏感。其次是胡杨和罗布麻;阿拉干断面的差异不大;在所测的十项生理指标中,丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)、脱落酸(ABA)对地下水位变化的敏感度最高,其次为过氧化物酶(POD)、生长素(IAA)和分裂素(CK);地下水位是影响塔里木河流域植被生理特性的主要环境因子。在相关分析的基础上运用平均隶属函数法对这三种植物进行抗旱性排序,结果表明:在干旱胁迫下,植物各种生理代谢过程协同作用,共同抵御干旱胁迫,以减少其受伤害程度;就抗旱能力而言,胡杨>柽柳>罗布麻。     

塔里木河下游断流河道应急输水与地表植被响应

通过对塔里木河下游5个断面、30个植物样地的调查和对天然植物当年生小枝的长度、当年生小枝上胡杨的叶数、50片以上叶长、宽及叶重、芦苇的高度和叶长、宽、重量等的测试分析，揭示了塔里木河下游断流河道输水后地表植被的响应范围。研究表明，随着输水后地下水位的抬升，地表植被产生了明显变化。在横向上，芦苇的反应敏感区范围在100～150m区间；对胡杨的横向影响范围在200～250m之间；在纵向上，平均叶数从下游上段至下游下段，分别较末端断面增加57％、22．2％、9．2％；河道两岸地下水位较下游下段抬升幅度大，横向上对植被的影响范围也较下游下段宽。输水历时的长短和输水量对塔里木河下游植被恢复密切相关。     

基于生态水文过程的塔里木河下游 植被生态需水量研究

根据2005年塔里木河下游8个断面25眼地下水位观测井和25个植物样地野外采集的数据,运用DPS统计软件计算植被物种多样性指数,进而对地下水、土壤水与植被的关系进行了分析,结果表明地下水位、土壤含水量与植被多样性之间都有极强的相关性,在此基础上确定出塔里木河下游潜水蒸发的极限埋深是5 m。并采用阿维里扬诺夫公式和群克水均衡场公式对塔里木河下游天然植被的月潜水蒸发量进行计算,将两者计算结果加以算术平均得到塔里木河下游不同埋深对应的潜水蒸发量;采用两种方法对植被面积进行分类,在此分类基础上计算生态需水量,将两个结果再次平均,得到天然植被全年最低需水量约为3.2×10⁸ m³。通过对月生态需水量的分析发现4月到9月的生态需水量占全年的81%,尤其是5、6、7三个月占全年总需水量的47%,是生态需水的主要时期。     

塔里木河中下游荒漠河岸林植被对地下水埋深变化的响应

结合塔里木河中下游74 个植被样地和74 眼地下水位监测井(2005-2007 年) 数据, 将 地下水位按不同埋深划分为0~2 m, 2~4 m, 4~6 m, 6~8 m, 8~10 m 和>10 m 6 个梯度, 对不同地下水埋深下的群落盖度、物种多样性进行了分析, 并探讨了主要植物种分布频率与地 下水埋深的关系。结果表明： 在地下水位2~4 m 时, 物种多样性最高, 其次为4~6 m, 再次为0~2 m; 当地下水位在6 m 以下时, 物种多样性锐减。塔里木河中下游主要植物最适宜水位在2~4 m 之间; 这些植物能够正常生长的地下水埋深区间为3~6 m。这表明, 塔里木河下 游植被恢复的地下水位应确保达到6 m 以上。     

塔里木河下游输水与生态保育

从2000年5月至2002年7月塔里木河向下游4次输水所引起的地表植被的变化来看,生态输水后,植被响应明显,在距离河道150m范围内,草本植被重新萌发,种类也明显增加,乔灌木植被反应更加明显,出现了胡杨实生苗。在150～350m范围内,地下水没有达到草本植被生长所需要的水位,灌木和胡杨林对这一水位反应明显。在350～750m范围内,地下水位一般抬升1～3m,只能满足成年胡杨和个别种的柽柳生长,个别洼地可以发现零星的草本植被。到750m以后,与输水前的植被几乎没有变化。因此,可以认为750m是塔里木河下游生态输水的最大影响宽度。     

塔里木河干流区天然植被的空间分布及生态需水

塔里木河流域荒漠河岸林具有重要的生态、经济和社会效益。本文以塔里木河干流的荒漠河岸林系统为对象,借助于卫星遥感、GIS等技术,研究塔里木河干流区各河段天然植被分布特征,应用缓冲区梯度分析方法对林地分布结构和生态需水进行分析。结果表明： （1）塔里木河干流区天然植被面积为146.1×10⁴ hm²,占研究区总面积的35.18%;北岸天然植被面积较南岸多46.34×10⁴ hm²。（2）塔里木河干流区荒漠河岸林分布随距离河道的增加呈波动下降趋势。在影响保护带、基本保护带和重点保护带下,天然植被保护范围分别为4.7～30.1 km、2.2～24.2 km和0.8～12.3 km。（3） 塔里木河干流区天然植被总的生态需水量为21.932×10⁸ m³,在重点保护带、基本保护带和影响保护带下,生态需水量分别为9.56×10⁸ m³、14.97×10⁸ m³和19.08×10⁸ m³。根据荒漠河岸林的分布特征和保护目标,对塔里木河干流用水作统一规划和协调是符合实际的生态治理措施。     

基于多尺度遥感数据的塔里木河干流地区植被覆盖动态

利用地面观测数据,Landsat TM和MODIS数据,基于尺度上推的研究思路,采用修正的三波段最大梯度差模型反演植被覆盖度,分析了塔里木河干流地区2000-2013年植被覆盖度时空分布及其动态变化特征。结果表明：（1）地面观测数据、Landsat TM与MODIS数据相结合进行尺度上推,尺度转换相对误差控制在4%以内,可以实现分析大范围长时间序列植被变化;（2）塔里木河干流区域植被覆盖度年内最大值出现在7、8月,2000-2013年平均植被覆盖度变化整体上呈现增长的趋势,上游年均植被覆盖度18.67%~23.67%,中游10.6%~12.44%,下游4.7%~6%,但呈现两段式发展（2000-2006年显著提高,2006-2013年小伏波动变化）;（3）塔里木河干流区域植被覆盖度空间差异明显,上游植被覆盖度增长速率最高,中游次之,下游增长速率最小。上游植被覆盖度年增长速率为0.37%,且增长趋势显著;中游年增长速率为0.06%,没有显著的变化趋势;下游年增长速率为0.05%,增长变化显著区域位于河道或稍远离河道附近及台特玛湖附近。     

荒漠河岸植被的受损过程与受损机理分析

以塔里木河多年平均地下水位数据为依据,将地下水位划分为6个环境梯度,各梯度上6次重复采集植被样地数据。从物种多样性、植被盖度与群落类型等几方面分析了植被的受损过程,以及导致此过程的受损机理。结果表明：(1) 草本植物丰富度受损发生在地下水埋深大于4 m,而木本植物丰富度受损发生在地下水埋深大于8 m。(2) 植被盖度减少始于草本植物盖度受损,与群落多样性受损的临界地下水位相同,发生在地下水埋深大于4 m;在地下水埋深大于6 m之后,植被盖度不断减少则是由木本植物盖度的减少所引起。(3) 群落类型受损体现在芦苇群落和胡杨林群落的结构与类型变化上,芦苇群落的衰退演变出现了优势种的更替,而胡杨林群落中优势种的优势地位没有变化。(4) 此受损过程是由荒漠河岸生态系统脆弱的生态基质和外界干扰共同作用的结果,起因于人口的增加、需求的增长。植被退化是人类干扰作用于植被赖以生存的环境主导因子所致。在生态受损过程中,植物功能型差异与所承受的干扰强度差异对植被退化的程度有一定影响。