干旱区生态环境知识资源中心(Arid): 干旱胁迫及生态输水后胡杨、柽柳群落的响应与恢复

Arid

	干旱胁迫及生态输水后胡杨、柽柳群落的响应与恢复
	李霞; 王新平; 王燕凌; 杨鹏年; 吾买尔江·吾布力; 邓铭江; 董新光; 牛婷; 张绘芳; 王建刚; 郭玉川; 李基才; 程皓; 李芳; 李文兵; 朱小虎; 史玉伟; 孙卫
完成单位	新疆农业大学
登记(发布)日期	2007
中文摘要	“干旱胁迫及生态输水后胡杨、柽柳群落的响应与恢复”依托国家自然科学基金“塔里木河下游主要木本植物对应急输水生理生态响应及抗逆机制研究”(30460010),以塔里木河(简称塔河)下游输水区建群植被胡杨、柽柳为研究对象,采用参照对比、现地调查、统计分析、遥感分析方法,对不同地下水条件胡杨和柽柳群落生长恢复、生殖恢复、结构与分布特征以及总体恢复进行了全面调查,揭示经30年断流输水后,不同地下水条件下胡杨和柽柳群落生长、更新、开花结实状态,提出了从微观到宏观表现建群植被恢复程度的评价指标体系,为输水效果客观评价提供科学、可用的模式。主要研究内容及结论有：刚毛柽柳抗逆机制研究：对塔河下游刚毛柽柳光合与水分利用率、光破坏防御机理、营养枝和抱茎叶中叶绿体超显微结构变化进行了研究： 1.探明了不同地下水埋深条件下,刚毛柽柳光合与水分利用率日变化和季节变化规律。 2.为避免夏季过剩光能破坏,刚毛柽柳通过提高类胡萝卜素与叶绿素比值和抗氧化酶防御系统,有效启动依赖叶黄素循环的非辐射能量耗散消耗过剩光能,通过光抑制保护光系统Ⅱ反应中心。 3.地下水埋深6.68m,刚毛柽柳抱茎叶中叶绿体膜及基粒片层结构被破坏,地下水埋深8m时营养枝中叶绿体结构才发生上述变化。不同地下水条件胡杨、柽柳生长和更新响应研究：对塔河下游输水区不同离河距离胡杨一级枝年轮、柽柳直立枝年轮解析表明： 1.输水一定时段内,胡杨一级枝年轮、柽柳直立枝年轮生长量均随离河距离增加而减少,表现出与地下水埋深梯度变化的一致效应。 2.胡杨(大树)枯枝比、柽柳新枝比和新径比与地下水埋深相关性良好。 3.输水7年后,离河300m、地下水埋深＜5m,胡杨以萌蘖方式更新。离河50m,柽柳以萌蘖方式更新。不同地下水条件胡杨、柽柳开花结实和种子活力研究：以34团农耕地边正常水分条件胡杨、柽柳为参照,对塔河下游输水区不同地下水埋深条件胡杨、柽柳单个花序长、单个花序开花数、单个花序结实量、单个花序结实率和种子活力进行调查和种子发芽实验,结果表明： 1.输水区离河750m、地下水埋深＞6.8m,胡杨开花结实不能顺利完成,离河300m、地下水埋深 6.0m是胡杨种子活力的临界水位。 2.在输水区离河300m、地下水埋深5.5m,刚毛柽柳可保证一定花序长和开花数;离河500m、地下水埋深6m,可保证一定结实量;离河1000m内、地下水埋深＜7.5m,其种子仍有一定的发芽率。不同地下水条件胡杨、柽柳群落结构与格局特征研究：对塔河下游输水区、中游49块64m×64m的巢式样地进行植物群落结构与格局分布的调查表明： 1.组成结构：塔河中游植物群落物种多样性、丰富度、均匀度指数均高于下游,表现出干旱导致的植物群落物种匮乏、系统退化特征。 2.密度结构：中、下游植物密度均随离河距离增加而减少,下游喀尔达依离河50m处,胡杨密度2.44株/100m2;中游离河50m处,胡杨密度41.5株/100m2。 3.垂直结构：下游输水区随离河距离加大植物群落由乔—灌—草三层转化为灌—草两层;中游林分均呈乔—灌—草三层,并伴有少量层间植物。塔河下游退化植物群落防风固沙功能研究：对塔河下游风沙活动与不同自然植被类型耦合关系的野外观测表明： 1.6种覆盖度(郁闭度)相同(均在25﹪左右)的不同植被类型对地表防护效益的顺序为：花花柴＞罗布麻＞骆驼刺＞柽柳＞盐穗木＞胡杨。乔木、灌木、多年生草本群落对地表防护效益大小次序为：多年生草本＞灌木＞乔木。 2.随灌木覆盖度的提高,群落对地表防护效能增加,50﹪灌木覆盖度仅有轻微风蚀。在输水区10m/s～15m/s常见风速条件下不发生风蚀起沙,灌木覆盖度应达50﹪以上,在20m/s大风时,为防止风蚀起沙,灌木覆盖度应达80﹪。输水河畔植被恢复的遥感测度：使用高时间分辨MODIS-NDVI数据,构建输水区植被恢复度遥感评价模型：Di=(Ni-No)/(Nw+No)(式中：Di为第i年植被相对恢复度;Ni为输水后第i年NDVI值;No为输水前NDVI值;Nw为未断流河道断面的NDVI值),以大西海子为参照,下游输水区2006、2003年植被整体恢复度分别为25.23﹪、13.6﹪。使用 ETM/ASTER 数据,对输水区2000～2006年景观变化的分析表明,研究区有 9576hm2沙地、盐碱地转化为灌草地,植被面积扩大了7345hm2。输水后天然植被面积迅速扩大并呈连片趋势。新增有林地主要由疏林地转化而来,较高覆盖度灌草地主要由低覆盖灌草地和沙地转化而来。在对上述因子调查分析基础上,构建了输水区植被恢复综合评价指标体系。项目创新点是： 1.揭示了极端干旱条件下,刚毛柽柳在午间强光下的生存机制及代谢过剩光能的途径。通过对超微结构的观测,探明刚毛柽柳可通过营养枝和抱茎叶中叶绿体对干旱胁迫耐受力的不同提高其抗旱性。丰富了对刚毛柽柳抗逆途径多样性的认知。 2.以胡杨一级枝年轮、大树枯枝比;柽柳新枝比、新径比等指标,揭示输水河畔建群植物生长恢复与不同地下水条件之间的量化关系,创新了干旱区植被恢复定量研究方法,为后续类似研究和恢复评价提供明确的依据。 3.揭示了输水河畔胡杨和柽柳群落更新发生的类型、范围与不同地下水梯度之间的关系;确定了胡杨、柽柳完成开花结实所需的地下水条件和保证胡杨、柽柳种子活力所需的地下水条件。 4.通过建立广域地下水数值模型与地上植被指数的解译,在空间上将地下水埋深与植被指数(NDVI)一对应。提出了植被恢复度遥感评价方法和植被恢复评价指标体系,为使用遥感方法和调查数据进行长期植被恢复监测与评价提供科学的、可操作的模式。项目应用情况塔里木河流域管理局认为： 1.该项目提出输水河畔建群植被恢复的适宜空间范围和不同尺度的测度指标,为确定塔里木河下游生态恢复的监测项目、监测内容以及生态恢复的评价指标提供了明确的依据。 2.根据项目提出的在线状输水实现地表植被规模化的地下水基础上,利用小的自然沟系,采用人工辅助措施进行面状漫溢,扩大荒漠植被面积,促进植被快速恢复的输水策略,在输水区实施了沿河零星分布的约10km2漫溢,漫溢区内植被盖度、单位面积物种数、物种多样性指数和丰富度指数均比非漫溢区有明显增长,取得了明显的植被恢复效果。项目应用前景预测： 1.采用本研究根据建群植物微观结构、年轮宽度、开花结实、种子活力、群落结构等因子构建的植被恢复评价指标体系,对输水区和相似区域的植被生态恢复进行客观、科学的评价。 2.对研究区不同自然植被类型防风固沙功能实地观测研究结论,为区域生态建设提供明确的植被配置模式。 3.课题对输水河畔胡杨生长、更新、开花结实规律的研究结论,为输水方略的调整和使有限的水资源最大限度促进植被恢复提供明确的依据。项目发表研究论文26篇,编著专著一部,培养研究生11名。
中文关键词	生态输水 ; 胡杨 ; 柽柳 ; 群落 ; 恢复
成果类型	基础理论
语种	中文
国家	中国
中图法分类号	S718
URL	http://dbpub.cnki.net/grid2008/dbpub/detail.aspx?dbcode=SNAD&dbname=SNAD&filename=SNAD000001429777
来源机构	新疆农业大学
资源类型	成果
条目标识符	http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/242257
推荐引用方式 GB/T 7714	李霞,王新平,王燕凌,等. 干旱胁迫及生态输水后胡杨、柽柳群落的响应与恢复[Z]. 基础理论,2007.