塔里木河下游胡杨空心特征

本文选取塔里木河下游阿拉干断面胡杨林长期监测样地,分析胡杨林空心率、树洞特征及其在不同胸径和树高组间的分布特点。结果表明: 研究区胡杨种群具有较高的空心现象,空心胡杨占调查胡杨总数量的56%,约159株·hm^-2;胡杨空心率在不同胸径和树高组间呈显著差异,其与胸径呈显著正相关,与树高呈显著负相关。该监测样地胡杨树洞密度约560个·hm^-2,平均每株2个;所调查的胡杨树洞大部分出现在树干上(57.1%),均以树干中部洞口为主(31.3%);直径为5~15 cm的树洞(38.2%)所占比例最大。总树洞数量、单株树洞数量、树洞直径等特征与胸径呈显著正相关,与树高呈显著负相关,而各树洞类型在不同胸径和树高组间的分布不同,变化趋势不一致。胡杨树洞在各方位上的分布差异显著,树洞集中分布在正西方向上。胡杨荒漠河岸林的空心发生率较为严重,且胸径越大其空穴化程度越明显。加强保育幼龄胡杨和修复退化荒漠河岸林具有重要意义。     

Water sources of Populus euphratica and Tamarix ramosissima in Ejina Delta,the lower reaches of the Heihe River,China

Aims We aim to evaluate the water sources of typical riparian arbor species (Populus euphratica) and shrub species (Tamarix ramosissima), and analyze the spatial and temporal dynamics of plant water source in Ejina Delta, the lower reaches of the Heihe River, China.Methods Eight sampling sites were selected in the riparian zones along the East River and West River in Ejina. The plant xylem water, soil moisture, rainwater, stream water and groundwater were taken and pretreated during the growing season in 2015-2016, and the stable oxygen isotope ratio (δ¹⁸O) for each water sample was measured. The δ¹⁸O of plant xylem water and soil moisture were compared to estimate the dominant depth of root water uptake, and the linear-mixed model called “IsoSource” were applied to determine plant water sources and quantify their proportions.Important findings This study indicated that the main recharge sources for P. euphratica and T. ramosissima were stream water and groundwater. The contributions of rain water to them was negligible due to the limited amount and the shallow infiltration depth of local rainfall. As affected by groundwater level fluctuation, soil physical properties, as well as lateral and vertical recharge of stream water on soil moisture, the dominant depth of root water uptake spatially varied. However, the relative contributions of stream water or groundwater to plant water sources did not change significantly across space. Populus euphratica used more stream water (68%), while T. ramosissima used more groundwater (65%). Plant water sources were sensitive to environmental flow controls. The contributions of stream water to the water sources of the two species went up to 84% and 48% for P. euphratica and T. ramosissima respectively during the discharge period, but dropped to 63% and 30% during the non-discharge period. On the other hand, the contributions of groundwater decreased to 16% and 52% during the discharge period, but increased to 37% and 70% during non-discharge period. It is noteworthy that the high similarity of δ¹⁸O between stream water and groundwater due to extensive water exchange in the riparian zone made increase the uncertain in quantifying plant water sources.     

塔里木河下游干旱胁迫下的胡杨生理特点分析

本运用塔里木河下游地下水位变化资料和塔里木河下游主要植物胡杨脯氨酸和脱落酸(ABA)的分析实验数据,结合野外调查,对地下水位变化与胡杨体内脯氨酸和脱落酸积累的关系进行了分析。研究表明,在塔里木河下游,塔里木河下游胡杨体内的脯氨酸和脱落酸含量与地下水位变化密切相关．以胡杨为主的天然植物受干旱胁迫程度愈大,退化愈严重,而反映在胡杨体内脯氨酸和脱落酸含量上．则随着地下水位的下降、水分胁迫程度的增加呈现出明显增加态势。在不同地下水位埋深条件下,胡杨体内脯氨酸和脱落酸累积过程的变化和差异表达了胡杨受干旱的程度;塔里木河下游胡杨的生长发育已受到严重的十旱胁迫。     

基于稳定同位素技术的塔里木河下游不同林龄胡杨的水分利用来源

水分是制约很多陆地生态系统植物生长和繁殖的重要因素, 在干旱地区尤为明显。利用稳定同位素技术探究塔里木河下游不同林龄胡杨(Populus euphratica)的水分来源情况, 了解生态输水背景下荒漠河岸林的水分利用循环与利用策略, 可为生态输水提供科学依据, 同时也可对同类地区的生态恢复提供借鉴。本研究通过测定塔里木河下游胡杨茎干水和各潜在水源(土壤水、地下水)的稳定氢氧同位素值(δD、δ¹⁸O), 应用多源线性混合模型(IsoSource)分析了各潜在水源对不同林龄胡杨的贡献比例, 并结合3种林龄胡杨不同土壤深度含水量的变化, 分析了胡杨的主要吸水层位。结果表明: (1)不同林龄胡杨样地的不同深度区间上的土壤水δ¹⁸O值存在显著差异(P < 0.05): 胡杨幼龄木、成熟木、过熟木木质部δ¹⁸O分别为-7.83 ± 0.07‰、-8.53 ± 0.11‰、-9.36 ± 0.21‰; 而δD值不存在显著差异(P > 0.05)。可据此来推断胡杨的主要吸水层位。(2)总体上, 三种林龄胡杨土壤水δ¹⁸O值随土壤深度增加而减小, 并趋于接近地下水的δ¹⁸O值。其中, 0-60 cm土壤水受蒸发影响比较大, 其同位素组成经历了强烈的蒸发分馏过程, 土壤含水量极少, 土壤水δ¹⁸O值偏正。(3)不同林龄胡杨所利用的水分来源不同: 胡杨幼龄木对于地表80 cm以下的土壤水以及地下水均有一定程度的利用, 对80-140 cm、140-220 cm和220-340 cm的土壤水平均利用比率依次为16.2%、21.4%和24.6%, 对地下水平均利用比率为24.5%; 成熟木主要利用220-340 cm的土壤水及地下水, 平均利用比率分别为36.9%和42.3%; 过熟木主要利用140-340 cm的土壤水及地下水, 平均利用比率分别为32.8%和49.3%。     

塔里木河下游生态输水后胡杨径向生长量的时空变化

以塔里木河下游胡杨为对象,基于树木年轮水文学的方法,分析了生态输水后胡杨枝条径向生长量的时空变化.结果表明：生态输水前后胡杨平均径向生长量差异极显著,输水后,胡杨径向生长量明显增加,增幅达125%;生态输水期间,随着输水量的增加,胡杨径向生长量逐渐增加,二者呈正相关关系（R²=0.394）,可以将胡杨径向生长量作为输水效益的一个重要量化指标;生态输水后,离河道不同距离处的胡杨径向生长量差异极显著（P=0.007）,且随着与河道距离的增加,胡杨径向生长量逐渐减小;不同河段的胡杨径向生长量差异显著（P=0.017）,离水源地大西海子水库越近的河段,胡杨径向生长量变化越大.目前输水的影响范围有限,不足以从根本上遏止本区生态环境的持续恶化.     

胡杨液流对地下水埋深变化的响应

以塔里木河流域荒漠河岸林主要建群种胡杨(Populus euphratica)为研究对象, 结合中下游不同断面地下水埋深和胡杨液流变化的监测数据, 分析了胡杨茎干液流与地下水埋深变化的关系, 探讨荒漠环境下天然胡杨生长的合理生态水位。研究表明, 胡杨液流通量密度随地下水埋深即干旱胁迫程度的加大而减小, 两者呈极显著负相关, 相关系数达-0.887; 胡杨液流通量在地下水埋深位于4.5-5 m时出现异常变化, 表明此时胡杨的正常生长受到胁迫, 胡杨通过自身调节降低蒸腾耗水以适应环境; 土壤盐分不是影响塔里木河中下游各断面胡杨液流变化的主要因子; 对植物样地调查结果分析显示, 胡杨盖度、密度和频度均在地下水埋深在4-6 m梯度下开始表现为降低趋势。综合分析认为维系塔里木河中下游天然胡杨正常生长的生态水位为地下水埋深4.5 m以内。     

Characterizing the spatial structures of riparian plant communities in the lower reaches of the Heihe River in China using geostatistical techniques

Geostatistical techniques are used to evaluate spatial characteristics of riparian plant communities that were mapped within a portion of the lower reaches of the Heihe River. The spatial structures of different plant communities were characterized using nugget, range and sill parameters of spherical or exponential model variograms. Model variograms revealed different plant communities with distinctive spatial properties that were quantified effectively by the parameters used in these models. Model variograms were fit to experimental variograms calculated from diameter at breast height and plant cover data collected for three 2,000 m × 5 m, nine 500 m × 5 m, and three 200 m × 2 m transects. The 2,000 m × 5 m transects were oriented perpendicular to the river and the other transects were located in such a way as to sample communities dominated by different plants. Riparian plant communities in the lower reaches of the Heihe River show patterns of patchiness, and the plant communities are mainly dominated by mature Populus euphratica, young P. euphratica, Tamarix chinensis, and Sophora alopecuroides. The maximum model variogram range for all communities was 55 m, suggesting that transects must be at least this long in order to be able to classify them unambiguously into recognizable communities. Experimental variograms were calculated for all plants in each of four mapped plant communities. The results show that the T. chinensis and S. alopecuroides dominated plant communities have distinctively large ranges, and the spatial structures of P. euphratica dominated plant communities show multiscale change. In the 2,000 m × 5 m transects, the spatial structures of riparian plant communities show a distinct change at the scale of 430 m, because this scale also is the scale of vegetation patchiness turnover, and at scales of more than 430 m the spatial structure of the community increases significantly. These findings confirm the potential of using high-resolution remote sensing data and geostatistics for determining the vegetation community structures of riparian plant communities.     

塔里木河上游胡杨与灰杨光合水分生理特性

在自然条件下对塔里木河上游优势树种-胡杨、灰杨的光合水分生理特性进行比较研究.结果表明,整个生长季胡杨、灰杨的光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr,除8月份)日进程均为单峰曲线,水分利用效率(WUE)变化无明显规律性.胡杨与灰杨12:00后Pn的下降主要取决于非气孔因素限制.胡杨Pn、WUE高于灰杨,而Tr低于灰杨,表明胡杨属高光合、低蒸腾、高WUE型树种,灰杨属低光合、高蒸腾、低WUE型树种.胡杨、灰杨枝水势(Ψw)、清晨与正午水势日进程均呈"V"字型曲线,胡杨水势日变幅、正午水势月变幅均小于灰杨,但两树种水势间无显著差异.胡杨与灰杨具有较强的水分吸收和减少水分丧失的能力,但胡杨调节气孔导度(Gs)控制蒸腾失水的能力较强,对干旱环境表现出更强的生态适应性,从而导致两树种产生了种群地理分化.     

人工调水对额济纳胡杨荒漠河岸林繁殖的影响

研究了围封禁牧条件下人工调控黑河水文过程对额济纳胡杨荒漠河岸林繁殖的影响。结果表明:在分水实施的3a中,胡杨主要靠根蘖繁殖更新,种子繁殖几乎不存在。在没有放牧干扰的条件下,不同年份之间林窗内胡杨的根蘖繁殖差异明显,胡杨幼苗个体密度平均为(213.9±112.5)株/100m2,其中1龄为(27.5±18.8)株/100m2,2龄为(113.8±67.7)株/100m2,3龄为(71.0±73.9)株/100m2。胡杨幼苗的丛密度平均为(108.3±56.0)丛/100m2,其中1龄为(19.2±13.9)丛/100m2,2龄为(59.0±37.8)丛/100m2,3龄为(29.8±22.8)丛/100m2。这种差异与当年的生态水文条件有关。划分的整体、大林窗、小林窗3种类型中,大林窗内2龄胡杨幼苗的根蘖繁殖更新受到了距样方最近和最远母树距离的影响。在生态水文条件较好的年份(2龄苗对应于2002年),在距母树较远的地方根蘖繁殖最容易发生。在其它林窗中,胡杨根蘖繁殖主要受林窗生境如环样方母树株数(Tn)、距样方最近母树距离(Nd)、距样方最远母树距离(Fd)和林窗面积(Ga)等因子的综合影响,任何一个因子的单独影响都不显著。总之,本研究的初步结论是黑河分水工程实施对胡杨的繁殖更新无疑是有利的,但前提是消除放牧等干扰因素的影响。     

Stand structure and regeneration of <Emphasis Type="Italic">Populus euphratica</Emphasis> forest in the lower reaches of the Heihe River,NW China

Populus euphratica Oliv. is a main tree species that forms natural riparian forests in arid and semi-arid areas from Morocco to the Ordos Plateau. This study is designed to clarify the forest structure and dynamics of P. euphratica and to elucidate the ecological mechanisms sustaining riparian forests under unreliable environmental conditions. This study was conducted in a P. euphratica forest of the Ejina Oasis in Inner Mongolia, China, which is a hyperarid area. According to their tree size distribution, P. euphratica forests can be grouped into juvenile, mature, and overmatured stages. Almost all large P. euphratica showed dieback. The regeneration density on the forest floor shows a relation with the degree of height decrease due to dieback damage, as evaluated using the ratio of actual height to the maximum height estimated from the D–H relation. Therefore, after the mature stage, individual trees continue to grow while controlling their canopy size to adjust to changing environmental conditions in the overmatured stage. Our results suggest that P. euphratica growing under large fluctuations in groundwater levels exhibit a sophisticated regeneration system with canopy degradation.     

The dendrochronological proof of origin of oak churches located in the Czech Republic

Transcarpathian wooden churches started to dilapidate after World War I. To preserve the architectural heritage, five oak churches were transported from the region to the territory of today's Czech Republic. However, an exact date of their construction and origin of wood have not been specified and evidenced in literature. In this study, 63 samples have been collected and processed using standard dendrochronological methods. Three Baroque churches, coming from the Mukachevo district, were absolutely dated thanks to the preserved waney edge or sapwood tree rings to periods 1734–1744, 1753–1755, and 1783–1795. Two other churches, representing Gothic architecture, were transported from a more eastern part of Transcarpathian Ukraine. One of them was dated to the period after 1655 and the other could not be reliably dated using available reference chronologies. The created mean tree-ring width series representing individual churches showed strong correlations with the reference chronologies for Slovakia and northern Romania whereas correlations with the only Ukrainian chronology (Lviv region) were negligible. This could suggest low Transcarpathian tree-ring coherency and may indicate the need to create a dense network of regional tree-ring width chronologies in the regions surrounding the Carpathian Mountains.     

塔里木河下游河水漫溢后胡杨幼苗分布格局初探

采用最近邻体法,将Clark-Evans指数作为度量胡杨幼苗分布格局的指标,并用标准正态分布检验实际CE指数值偏离1的显著性,分析塔里木河下游河水漫溢后胡杨幼苗的分布格局。结果表明:(1)在3m×3m的样方尺度上,河水漫溢后0～1年和1～2年的胡杨幼苗呈聚集分布,漫溢后2～3年的胡杨幼苗呈均匀分布,漫溢后4～5年和5～7年的胡杨幼苗呈随机分布。(2)在3m×3m的样方尺度上,随着胡杨幼苗年龄的增长,胡杨幼苗的空间分布格局由聚集分布转变为均匀分布,最终呈现为随机分布的格局。(3)在2m×2m至10m×10m的样方尺度上,漫溢后5～7年的胡杨幼苗空间分布格局均表现为随机分布。(4)标准正态分布检验结果显示,各个尺度上胡杨幼苗的CE值与理论值1之间的偏离均不显著,说明随着尺度的增大,胡杨幼苗的空间分布格局并没有发生显著变化,始终呈现出随机分布的格局。     

黑河下游重要生态功能区防风固沙功能辐射效益

分析生态系统服务功能的空间流动特征是加强区域生态系统管理,制定生态补偿政策的重要基础。针对生态系统服务功能的流动特性,探索提出了生态系统服务功能辐射效益的概念与内涵,并利用2006年7月TERRA-1MODIS250m×250m分辨率NDVI数据,在地理信息系统技术支持下,采用风蚀输沙率模型和沙尘空间传输模型,评估了黑河下游重要生态功能区防风固沙功能的辐射效益。结果表明:(1)2006年黑河下游重要生态功能区防风固沙总量达到14990万t,低覆盖度草地防风固沙量最高,占总量的80%以上,灌木林的防风固沙量其次,占总量的12.5%,有林地的防风固沙量最小,仅为320万t;(2)不同植被类型的防风固沙能力也存在较大差异,单位面积有林地的防风固沙能力最强,为22695t/km2,灌木林其次,低覆盖度草地的防风固沙能力最低;(3)区域生态系统对粒径介于10μm和20μm之间的沙尘固定功能的辐射范围可以达到北京、天津、河北、山东等15个省(市、区),辐射面积达115.3万km2;区域生态系统对粒径介于20μm和400μm之间的沙尘固定功能的辐射范围包括内蒙古阿拉善左旗和阿拉善右旗两个行政区域,辐射面积为5.2万km2;(4)研究区生态系统可以减少下风向区域的风沙量为5996万t,防风固沙功能的直接辐射效益达89.94亿元,是该区当年GDP的8.6倍。内蒙古自治区享受到的辐射效益最大,达30.40亿元,上海市享受到辐射效益最小,为0.10亿元,仅占总辐射效益的0.11%。最后,分析了本研究的局限性及今后需要努力的方向。     

塔里木河下游胡杨种群空间分布格局分析

在塔里木河下游胡杨分布集中的英苏、喀尔达依断面,设置了6条样带38块样地进行植被种类、高度、胸径、冠幅、株数等因子调查,研究了不同离河距离胡杨格局分布类型、聚集强度及其格局规模.结果表明:胡杨在不同离河距离大都表现为聚集分布,在离河最远的地方有扩散趋势,呈随机分布;不同离河距离的两断面均表现出随离河距离加大胡杨格局规模加大、聚集强度加强的趋势,同一离河距离喀尔达依断面比英苏断面胡杨格局规模小,这主要是地下水条件和当地地形不同所致.喀尔达依断面个别离河距离并未遵从随离河距离加大胡杨格局规模也随之加大的规律,则是胡杨种群对异质环境响应的表征.     

塔里木河下游土壤水分与植被时空变化特征

运用变异系数、Pearson相关和回归的方法,分析了塔里木河下游2002-2006年土壤水分的时空变化和植被的分布,以及二者之间的相互关系。结果表明:土壤含水率水平空间分布随离水源地距离增加而降低,垂直分布随土层深度的增加而增加;0-60cm土壤含水率变异性最小,属中等变异性;60cm以下土壤含水量变异性增大,属强变异性;土壤含水率的时间变化受生态输水量和持续时间的制约。土壤含水率与植被的时空分布具有同步性;植被特征指数与80-280cm土壤含水率显著相关,且二者与地下水埋深均呈现极显著负相关,说明60cm以下的土壤含水率显著影响植被的生长和分布,而且地下水位是影响土壤水分和植被时空变异的主要因素。     

黑河中游春小麦需水量空间分布

合理估计春小麦的需水量(ET_c)是进行干旱区水资源配置的有效方法,利用黑河中游14个气象站1970-2009年的逐日气象资料,应用Penman-Monteith公式估算各站点的参考作物蒸散量,并根据春小麦生长期的作物系数,在地理信息系统(GIS)技术支持下得出黑河中游春小麦需水量的空间分布及变化趋势。结果表明:1970-2009年黑河中游春小麦作物需水量整体分布具有从南向北递增的趋势,全生长期需水量在573-781 mm之间;高台、张掖、临泽、民乐、山丹、酒泉的春小麦需水量分别为731.26、686.88、598.24、728.89、719.77、713.59 mm,其中生长中期需水量最大,分别占全生长期的51.67%、51.11%、50.96%、51.24%、50.83%和50.77%;日平均气温、日照时数、风速、降水量、最小相对湿度和各因子的影响力由大到小分别占总影响力的57.29%、26.92%、15.15%、1.41%和0.78%。     

黑河下游土壤水盐对生态输水的响应及其与植被生长的关系

生态输水作为一项改善黑河下游生态环境的人工输水工程,研究土壤水盐与地表植被对输水的响应对于下游植被的恢复与重建具有重要的理论和实践意义。以2001年和2010年野外土壤和植物样方调查资料为基础,探讨了黑河下游土壤水盐对生态输水的响应及其与植被生长的关系,结果表明:(1)输水后不同深度土壤含水率的增加幅度依次为:胡杨林＞柽柳林＞草地;(2)不同群落土壤含盐量的增加幅度依次为:苦豆子＞柽柳＞梭梭＞胡杨;同时,土壤盐分主要以HCO₃^-和Na⁺为主的轻度盐化土向以SO₄^2-、Cl^-及Ca²⁺等为主的中度和强度盐化土转化;(3)以胡杨为例,土壤含水率小于6%时,密度和冠幅与土壤含水率呈正相关,但大于6%时,冠幅和密度分别介于40-70 m²和0.5-5株/100m²之间;同样,土壤水溶性盐含量小于1%时,密度和冠幅与土壤含水率呈正相关,但大于1%时,密度在0.5-5株/100m²之间,造成上述结果的原因更多是群落的一种"自然稀疏"现象。     

黑河流域中游地区荒漠-绿洲景观区啮齿动物群落结构

2005年4–5月和9月对黑河流域中游地区荒漠-绿洲景观区不同生境中啮齿动物群落结构进行了研究。在甘肃省张掖市高台县黑泉乡选择流动沙丘、含砾沙漠、固定沙地、荒漠灌丛、防护林带、灌耕草地、灌耕农田和河岸草地等8种代表性生境,采用活捕法(4,800铗日)共捕获啮齿动物254只,隶属于3科8属9种。利用捕获记录计算了群落结构特征指数,进一步利用Pearson相关系数考察了不同生境啮齿动物群落的相似性,并在此基础上对不同生境的啮齿动物群落作了聚类分析。群落结构特征指数表明,啮齿动物物种多样性(用Shannon-Wiener指数测度)在灌耕草地中最低(0.6859),在固定沙地中最高(1.7036);物种均匀度(用Pielou均匀度指数测度)在流动沙丘中最低(0.6531),在河岸草地中最高(1.0000)。聚类分析结果显示,研究区啮齿动物群落可以分成荒漠型群落和绿洲型群落两大类。三趾跳鼠(Dipussagitta)在荒漠型生境中密度较高,总体上具有优势地位,尤其是在流动沙丘生境中占据绝对优势;黑线仓鼠(Cricetulusbarabensis)在植被较好的绿洲型生境中占据优势地位,但在流动沙丘外的其他荒漠型生境中也有发现。除五趾跳鼠(Allactagasibirica)外,其他种类的跳鼠只在荒漠型生境中发现。本次调查没有在防护林内部生境中捕获啮齿动物,但在林缘区域仍有捕获记录。啮齿动物群落物种多样性指数与捕获率间无显著关联(r=0.240,P=0.566)。本研究提示人为干扰可能对维持研究区域的啮齿动物多样性有积极意义。     

黑河下游柽柳种群地上生物量及耗水量的空间分布

以黑河下游柽柳(Tamarixramosissima)种群为研究对象,通过野外观测,建立柽柳地上生物量与简便易测因子间的关系;利用研究区的高分辨率影像(QuickBird)进行决策树分类,提取出柽柳易测因子的空间分布,估算研究区柽柳生物量的空间分布;在此基础上,借助于柽柳的蒸腾系数(300)计算出整个研究区内柽柳的耗水量.结果表明:研究区柽柳地上生物量为69644.7 t,单位面积生物量为0.78 kg.m-2;河岸边柽柳生境适宜,生物量较大;研究区柽柳蒸散的总水量为2.1×107m3,多年平均耗水量的空间分布范围在30～386 mm.     

塔里木河下游胡杨林胸径结构及林木分布特征

采用“面”上宏观调查与“点”上典型研究相结合,集中对塔里木河下游阿拉干断面100hm^2的胡杨（Populus euphratica）林木分布与胸径结构进行了调查。结果发现,在距河道0—20m的范围内,胸径为0—4cm的幼龄胡杨占最多,达到13．24％。以后随着离河道距离的增加,幼龄胡杨所占比例逐渐减小。胸径分布范围简单,胸径为16—36cm的林木株数在胡杨林中所占的比例最多。另外,随着离河道距离的增加,胸径在48cm以上的过熟林和衰老林的比例逐渐增多。距河道0—200m的范围内,胡杨分布占整个胡杨林的80％以上。其中以疏失度为0—50％的长势较好的胡杨为主。在200—400m的范围内,疏失度为50％-75％的长势较差的过熟林和衰老林的比例开始增多。距河道400m以上,胡杨密度开始急剧下降,胡杨株数所占的比例几乎下降到5％以下。