塔里木河流域下游植物区系及生态学研究

塔里木河流域下游地区植物有30科80属122种。以双子叶植物类群占优势,其中多年生草本植物在塔里木河流域下游植物中占多数。显示了物种形成是年轻的进化类型。生态类型以旱生植物为主。占总种数的52％,这足长期适应比较干旱的自然环境的结果。该区系的温带成分占优势。地中海成分也占有一定地位。这些区系成分的植物都是干旱区荒漠植物的代表。区系地理反映了物种演化过程的历史气候、地质变化动态。查清塔里木河流域下游植物资源的数量和分布区的变迁,为该地区的植物资源保护提供科学依据。     

干旱区水域生态系统的水盐耦合关系——以新疆塔里木河流域为例

塔里木河流域水域生态系统的水污染 ,是在自然及人为因素共同作用下形成的 ,地表径流的时空变化是水盐耦合关系发生变化的主要原因 .2 0世纪 5 0年代末 ,塔里木河河水由上游至进入台特马湖以前 ,矿化度均小于 1 0g·L-1.目前 ,上游阿拉尔河水矿化度除 7、8月和 10月份小于 1 0g·L-1外 ,其余各月矿化度超过了 3 0 g·L-1.下游卡拉除了 3月份河水矿化度小于 1 0 g·L-1外 ,其余各月河水矿化度均超过了 1 0 g·L-1,7月和 12月河水矿化度达到 5 0 g·L-1左右 .水质评价表明 ,阿拉尔、新渠满和英巴扎全年平均为 5级重污染水 ,卡拉全年为 4级中污染水 .塔里木河河水水质的状况及水化学的构成是水盐耦合关系的最明显标志 .     

流域尺度海量生态环境数据建库关键技术——以塔里木河流域为例

流域尺度海量生态环境数据库构建是生态环境精准化研究的基础。以塔里木河流域生态环境数据库构建为例,对流域尺度海量生态环境数据建库的无缝数据拼接、建库规范设计、要素代码设计、空间索引设计、特征展示表及一键入库设计等关键技术进行了探讨。针对流域跨带裂缝问题,从缝隙源出发,通过分离物理数据层和逻辑数据层并区分矢量数据和栅格数据,在统一的多尺度空间框架体系下实现了海量数据的跨带无缝拼接;数据库规范设计和要素代码设计是数据入库前的关键工作,针对流域实际,分别采用规范化英文字母和图形数据比例尺设置数据库命名规范和建立代码标准;在ArcSDE框架下,采用格网索引设计和多级金字塔结构分别构建矢量数据和栅格数据的空间索引,提高了数据的快速检索和浏览;通过建立特征展示表并提出"一键入库"策略,提高了系统响应及数据入库效率等。通过构建流域尺度海量生态环境数据库系统,实现了流域尺度多源、多类型、跨带海量生态环境数据的有效存储和管理,为流域一体化管理和生态环境研究提供了基础数据支撑。     

塔里木河中下游流域棉田及胡杨林土壤细菌群落结构及多样性研究

【背景】新疆绿洲生态系统的大规模农垦开发对当地生态环境产生了一系列影响,评估农业活动对新疆地区原始生态土壤细菌群落的影响对合理利用土地、开发农业资源具有指导意义。【目的】通过研究塔里木河中下游流域受农垦开发影响的棉田及未经历土地开垦的胡杨林土壤细菌群落结构及多样性的变化,探究农垦开发活动对土壤微生态的影响。【方法】利用国标法测定塔里木河中下游流域绿洲棉田及原始胡杨林全氮、总盐、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、pH等土壤理化性质;提取土壤总DNA,通过PCR扩增建立文库,用新一代Illumina HiSeq 2500测序技术对土样DNA进行16SrRNA基因(V4区)高通量测序;利用生物信息学分析细菌群落的α多样性(包括Chao1、Observed species、Phylogenetic diversity (PD)、Shannon、Simpson和Good’s coverage指数)、β多样性在两地的变化,基于线性判别分析流程[Lineardiscriminantanalysis(LDA)effectsizepipeline,LEfSe]分析在两地具有显著差异的细菌分类单元;结合土壤理化参数、群落功能预测分析可能影响两地细菌群落结构变化的主要因子。【结果】土壤基本理化性质分析:绿洲棉田与原始胡杨林相比,全氮、碱解氮、总盐、pH含量显著增加,土壤盐含量与全氮、碱解氮和pH呈显著正相关(P0.05);细菌多样性分析:α多样性指数Chao1、Observedspecies和PD在棉田样品中均显著低于胡杨林样品,Shannon指数差异虽不显著,但是也表现出同样的变化趋势;细菌群落组成分析:两组样品中的优势细菌依次为α-变形杆菌纲、放线菌门、芽单胞菌门、拟杆菌门、酸杆菌门、γ-变形菌纲、β-变形菌纲、δ-变形菌纲、绿弯菌门、厚壁菌门、浮霉菌门、泉古菌门和硝化螺旋菌门(丰度1%);差异分析的结果显示,新疆绿洲棉田土壤中显著富集的微生物主要包括酸杆菌门、放线菌门、绿弯菌门、厚壁菌门、黄杆菌纲、α-变形菌纲、γ-变形菌纲中的一些物种,以及泉古菌门中的Candidatus Nitrososphaera;新疆原始胡杨林土壤中显著富集的微生物主要包括绿菌门、δ-变形菌纲以及变形菌门中的其他物种,还包括泉古菌门中的Nitrosopumilus。主坐标分析(PCoA)结果显示,棉田生态系统的土壤细菌群落结构能够与胡杨林生态系统的群落结构明显分开,且前者的细菌群落结构一致性更高。功能预测结果显示,绿洲棉田的硝化作用显著高于原始胡杨林。冗余分析(RDA)结果表明全氮含量对细菌群落结构有显著影响。【结论】在长期耕种施肥等人为因素干扰下,绿洲棉田土壤细菌多样性和群落结构发生明显改变,细菌α多样性明显低于原始胡杨林,细菌β多样性差异减弱,同时一些与植物生长密切相关的细菌类群,如放线菌、硝化细菌等显著富集。该研究可为新疆绿洲棉田生态系统的开发利用现状提供数据参考。     

塔里木河源流和干流胡杨年轮生长的差异性

借助树木年轮学的方法和技术手段,通过对阿克苏河、叶尔羌河和塔里木河干流不同河段胡杨年轮样本采集,分析了塔里木河两源流与干流不同河段胡杨年轮生长特征;采用单因素方差分析方法和Kendall协同系数(W)研究了塔里木河两源流和干流不同河段胡杨年轮指数的差异性;利用突变检验和小波分析方法探讨了塔河两源流、塔河干流不同河段胡杨径向生长的周期和突变性。研究结果表明:(1)1980—2010年期间,塔里木河两源流和干流不同河段年轮宽度和年轮指数均呈下降趋势。在阿克苏河、肖夹克、沙子河口3个断面胡杨年轮宽度和年轮指数下降趋势明显,而叶尔羌河和新渠满断面的胡杨年轮宽度和年轮指数下降趋势不明显。(2)塔里木河两源流和干流不同河段的胡杨年轮生长在空间上不具有一致性(W0.5),阿克苏河断面与肖夹克、沙子河口断面,叶尔羌河与肖夹克、沙子河口断面,肖夹克与新渠满断面,新渠满与沙子河口断面之间胡杨年轮指数均具有显著的差异性(P0.05)。(3)塔里木河两源流胡杨年轮指数的突变时间与河道径流量突变时间相同或者滞后,这可能与地表水转化为地下水过程有关。(4)塔里木河两源流和干流不同河段的胡杨年轮指数变化的周期均小于其地表径流变化的周期,这可能与胡杨自身的生理特点和当地气温、水分对胡杨生长综合影响有关。本研究有助于深入了解干旱区内陆河流域胡杨生长特征变化规律,同时可为该流域胡杨资源生态保育提供参考。     

基于生态保护红线管理的塔里木河流域土地利用模拟及生态效益评价

以《生态保护红线划定指南》为依据，在开展区域生态系统服务功能重要性和生态环境敏感性评价的基础上，对塔里木河流域的生态保护红线区域进行划定，并基于FLUS情景模拟、生态系统服务价值（ESV）估算、景观格局指数计算和空间自相关分析等方法，评估生态保护红线政策在塔里木河流域实施后的生态效益。研究结果表明：（1）划定生态保护红线区域总面积133721 km²，占流域总面积的13.01%，植被净初级生产力（NPP）比红线之外的研究区平均值高3.61倍，划定结果符合"以较小面积获取较大服务"的原则。（2）生态保护红线区域提供了全流域44.55%的ESV，调节服务和供给服务是生态系统的最主要功能，其中冰川湖泊贡献了生态保护红线区域52.28%的ESV。（3）生态保护红线政策情景在2030年的ESV比2015年增加了11.96%，且ESV高值面积增加了5.95%，高ESV低风险区域面积增加了6.37%，流域生态系统内部稳定，拥有较高的抵抗风险能力，生态系统结构配置最优。生态保护红线政策能够为塔里木河流域的生态系统稳定和"既要金山银山，又要绿水青山"的可持续发展提供理论支持。     

塔里木河流域相对资源承载力

基于改进的相对资源承载力模型,计算2000-2011年塔里木河流域的相对资源人口承载力和相对资源经济承载力,并探讨塔河流域42个县市相对资源承载力的演变规律及空间差异。研究表明:(1)改进的相对资源承载力模型具有一定的研究价值,对于拓宽相对资源承载力评价模型的应用具有实践意义。(2)以新疆为参照区,塔河流域2000-2011年处于人口严重超载、经济非常富余或富余阶段。(3)与全疆相比,土地资源是塔河流域的相对优势资源,水资源是制约塔河流域人口、经济发展的相对劣势资源。(4)以塔河流域为参照区,流域内42个县市的相对资源人口承载力和相对资源经济承载力的空间差异显著。(4)依据相对资源人口、经济承载力的超载、富余状态将塔河流域42县市归为A、B、C、D 4种资源承载力匹配区,并总结其时序演变特点和发展策略。     

塔里木河流域生态系统健康评价

通过收集2000 年以来塔里木河流域的生态、经济和社会状况资料,分析影响该流域生态系统健康的因素,采用指标体系分析法和专家咨询法,确立塔里木河流域生态系统健康评价指标体系和评价标准,计算得出流域生态健康评价指标权重,并对流域生态健康状况进行了评价.结果表明:塔里木河源流的阿克苏河、叶尔羌河和开都河-孔雀河流域的山区生态系统的健康状态处于"中等"级别,和田河流域的山区生态处于"优"级别;阿克苏河、叶尔羌河和和田河流域的平原绿洲区生态处于"优"级别,开都河-孔雀河流域的平原绿洲区生态处于"中等"级别;四源流的荒漠区生态处于"差"级别;塔里木河干流上游生态处于"优"级别,中游生态处于"中等"级别,下游生态处于"差"级别.评价结果基本与实际相符,说明使用的评价方法是切实可行的.该研究结论将为流域生态环境的综合治理提供科学依据.