塔里木河中游不同生境胡杨林土壤有机碳及活性组分特征

以塔里木河中游不同生境典型胡杨河岸林为研究对象,分析旱生、中生和周期性水淹3种不同生境下0~100 cm土体中土壤有机碳及活性组分含量变化特征。结果表明,1)3种生境胡杨林SOC含量均值依次为中生(3.65 g/kg)>旱生(3.56 g/kg)>周期性水淹(3.35 g/kg);随土壤深度的增加,SOC含量均呈波动性下降趋势。2)3种生境土壤MBC含量均值依次为中生(408.93 mg/kg)>周期性水淹(289.80 mg/kg)>旱生(182.75 mg/kg),而EOC和DOC含量为周期性水淹(2.28 g/kg、104.39 mg/kg)>中生(1.92 g/kg、67.40 mg/kg)>旱生(1.89 g/kg、57.79 mg/kg);随土壤深度的增加,EOC含量总体增加后降低,DOC含量呈降低趋势;MBC在不同生境和土层间均差异显著(P<0.05);EOC仅表层(0~10 cm)与下层(60~100 cm)差异显著(P<0.05);中生生境DOC土层间差异显著(P<0.05)。3)40~100 cm土层MBC/SOC、20~60 cm土层EOC/SOC、10~100 cm土层DOC/SOC在3种生境间差异显著(P<0.05)。4)3种生境SOC与DOC均呈显著正相关(r>0.58,n=15),活性组分之间相关性在中生生境下最显著。综合以上分析,不同生境和土层对SOC及活性组分含量产生显著影响,旱生和周期性水淹生境SOC及活性组分含量在0~20 cm土层维持着较高水平,中生生境则在20~40 cm土层保持着较高的SOC活性组分分配比例,其土壤微生物活性最高,SOC转化速率较高。

洪水漫溢对塔里木河中游河岸胡杨林土壤有机碳及活性组分的影响

塔里木河生态输水使流域两岸洪水漫溢强度增加,进而对河岸胡杨林生态系统碳循环产生了重要影响。以塔里木河中游周期性洪水漫溢区胡杨林为研究对象,测定并分析河岸胡杨林洪水漫溢过程中漫溢前(W1)、漫溢第4 d(W2)、漫溢第17 d(W3)和退水后(W4)4个不同阶段1 m土体有机碳及活性组分含量的变化特征。结果表明:(1)SOC(土壤有机碳)含量在漫溢前均高于漫溢后;洪水漫溢对0~20 cm土层SOC含量的影响较20~100 cm土层显著;在同一阶段内,随着土层的深入,SOC含量呈降低趋势。(2)0~10 cm及40~100 cm土层的土壤DOC(可溶性有机碳)、MBC(微生物生物量碳)含量在漫溢第4 d较漫溢前均显著升高,但随着漫溢时间的延长,其含量逐渐降低,且各阶段间差异显著(P<0.05);同一土层随漫溢时间的延长DOC/SOC、MBC/SOC差异显著(P<0.05)。(3)漫溢前0~10cm土层EOC(易氧化有机碳)含量高于漫溢后,其他土层EOC含量则表现为漫溢期高于漫溢前及退水后;0~10 cm、20~60 cm土层EOC/SOC在不同漫溢阶段间差异显著(P<0.05)。(4)漫溢前至漫溢第17 d SOC与DOC含量呈极显著正相关(r>0.69,n=15),退水后EOC和DOC呈显著正相关(r=0.54,n=15),漫溢前SOC和DOC含量与漫溢后各阶段含量之间相关性显著。综上所述,塔里木河中游洪水漫溢过程对河岸胡杨林SOC及活性组分分布产生了显著影响,并且各组分的敏感土层不同,SOC以0~20 cm土层影响最为显著,DOC、MBC以0~10 cm及40~100 cm土层影响最为显著,EOC则为20~60 cm土层影响最为显著,其变化规律具有森林和湿地的双重特征。

塔里木河胡杨林生长过程土壤层碳氮磷化学计量变化特征及与其叶含量的相关性

【目的】研究天然胡杨林生长过程中不同层次土壤C、N、P化学计量变化特征及与叶片C、N、P含量的相关性,为胡杨林经营管理提供理论依据。【方法】在新疆轮台县轮南镇选取5种不同林龄胡杨林(幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林和过熟林)作为研究对象,测定和分析不同林龄胡杨林下土壤(0~10、10~20、20~40、40~60、60~100 cm)和叶片的C、N、P含量及化学计量特征。【结果】(1)胡杨林土壤C含量在0~100 cm层次垂直分布差异不显著,这与其他森林群落有显著的不同。土壤N含量均呈现随土壤深度增加而减小的趋势,土壤N含量具有表层聚集的特征。土壤P含量在各层次分布较为均匀,在0~100 cm层次垂直分布差异不显著。(2)龄级对土壤化学计量有显著影响(P<0.05),土层深度对土壤的C和P含量影响不显著,对土壤N含量和化学计量比影响差异显著,而龄级和土层深度的协同作用对土壤C和P含量的影响不显著,对土壤N含量和化学计量比影响显著。(3)叶N含量与土壤各层次的P含量呈显著正相关,叶P含量与土壤N含量呈现显著正相关,而叶N∶P与土壤C含量、N含量、C∶P、N∶P均呈现显著负相关。【结论】胡杨林土壤C含量垂直分布差异不显著,这与其他森林群落有显著的不同。土壤N含量具有表层聚集的特征。胡杨林生长过程对土壤N含量影响显著。土壤P含量在各层次分布较为均匀,但是,胡杨林生长过程对土壤P含量影响显著。近熟林和成熟林土壤的C∶N、C∶P和N∶P比在不同的土壤层次差异显著。

新疆天然胡杨林固碳释氧功能及价值评估分析

以新疆森林资源面积和各林龄组面积、年净生产力为基础数据,按国家林业行业标准规定的方法,测算天然胡杨林不同林龄固碳量与释氧量和货币价值量。结果表明:天然胡杨林固碳量为1 004 264.21 t/a,释氧量为1 108 060.93 t/a;固碳价值为120 511.63万元/a,释氧价值为143 948.54万元/a,总价值为264 460.17万元/a,南疆地区高于北疆;各龄组中,中龄林固碳释氧功能量和价值量最高,达880 811.30 t/a和109 814.15万元/a,过熟林最低,仅为65 297.09 t/a和8 114.36万元/a。

塔河胡杨林核心区退耕地初始年土壤及植被养分特征数值分析

【目的】研究塔河中下游胡杨林核心区退耕地初始年土壤和植被的养分特征,为胡杨林公益林核心区退耕地生态恢复提供基础支撑数据。【方法】以塔河中下游胡杨林核心区退耕地初始年的土壤和植被为研究对象,运用“S”形布点法、野外标准木全株收割法、多点混合方法分别采集植被和土壤样品,结合室内测定植被和土壤养分特征数值进行分析。【结果】(1)土壤养分含量和植被营养成分积累量均集中分布在Ⅳ区和Ⅴ区。(2)土壤垂直深度上,养分集中在表层土壤,且随着土层深度增加,土壤养分含量依次递减,但是在60~100 cm土层处,呈现小幅增加。不同样地与不同土层深度之间土壤养分含量差异显著(P<0.05)。(3)不同样地中残存棉花(棉秆、根系)及草本植物中全N、全P、全K、有机碳含量均有显著差异(P<0.05)。【结论】胡杨林自然保护区核心区退耕地初始年土壤养分含量较高,有利于荒漠植被群落的生长和发育,提高群落演替速率,有利于塔河胡杨林退耕地植被恢复与环境变化及其相互作用、生态过渡带植被恢复与区域生态稳定。

洪水漫溢对林窗微环境时空差异的影响--以塔里木河中游荒漠河岸林为例

林窗是森林生态系统中普遍存在的干扰形式。探究洪水漫溢对林窗内部微环境时空异质性的影响,对揭示荒漠河岸林物种多样性变化及其更新特征具有重要意义。在塔里木河中游非洪水和洪水漫溢区各选取一个大小相似的林窗样地,并使用便携式气象监测仪对林窗内不同方位的空气温湿度进行监测,对比分析不同水淹条件下林窗内微环境的时空分布差异,为深入探索荒漠河岸林植被更新机制奠定基础。结果表明:(1)非洪水漫溢区和洪水漫溢区林窗内空气温度均呈现先上升后下降的变化趋势,空气湿度均呈现先下降后上升的变化趋势,且同一个样地中温度与湿度之间存在明显的负相关关系,而洪水漫溢改变了森林微环境,使林窗内湿度升高,温度下降。(2)非洪水漫溢区和洪水漫溢区林窗内不同方位温度分布差异较小,洪水漫溢对温度变化影响不大;两个样地林窗内湿度变化过程较为复杂,差异明显,洪水漫溢区湿度变化梯度更为密集。(3)非洪水漫溢区和洪水漫溢区林窗内温度差界限明显,西南方向温度差较小,中心位置温度差最大,洪水漫溢并未改变不同方位温度变化趋势;湿度差以中心偏北方向较大,其中非洪水漫溢区湿度差在西北方向较小,而洪水漫溢区湿度差最小值出现在西南方向。研究结果表示荒漠河岸林林窗微环境时空差异具有干旱区独特性,同时阐明了林窗微环境对洪水漫溢的响应,为深入研究林窗干扰对荒漠河岸林更新与演替提供了科学依据。

生态输水对塔里木河中下游地表水及地下水水质的影响

在塔里木河流域生态输水工程背景下,以塔里木河流域地表水与地下水为研究对象,通过在塔里木河中上游、中游及下游设置固定监测样点,连续开展水域水质监测。结果表明:随着输水时间的延长,水体中pH呈先降低后增加的趋势,COD含量在输水中期和退水初期达到最高值,BOD5和NO_(2)^(-)N含量呈先增加后降低,易沉固体含量则呈持续降低趋势;生态输水期COD、BOD5和TP含量在地下水和地表水间差异不显著,输水结束后差异逐渐显著;中下游各区域地表水水质指标含量均高于地下水;BOD5含量、易沉固体含量在地表水与地下水间相关性极显著(P<0.01),地表水中易沉固体含量与地表水BOD5含量、地下水BOD5与地表水COD含量、地下水中易沉固体含量与地表水BOD5含量、COD含量之间均显著相关(P<0.05)。生态输水降低了流域中下游地表水及地下水pH和易沉固体含量,增加了水体中COD和BOD5含量,由生态输水造成的地表水对地下水水质的影响具有滞后效应。因此,在生态输水过程中要关注输水量控制,防止上中游灌区排水注入干流,保证中下游区域水环境良好,有效促进胡杨林生态系统恢复,实现生态输水工程的生态价值。

塔里木河中游不同林龄胡杨活立木空心树特征

胡杨作为干旱区生态环境变化的指示物种,对于维持区域脆弱生态系统稳定性起着不可替代的作用。本文以塔里木河中游胡杨林生态系统定位观测研究站样地中不同林龄胡杨活立木为研究对象,探讨不同林龄胡杨活立木空心率、空心与未空心构型差异及其活立木空心树构型性状的变化规律。结果表明:研究区胡杨活立木空心率为16.96%,约78株·hm^(-2),空心率随林龄的增加而递增,其中成熟木空心发生率是未成熟木的4.3倍。胡杨活立木空心程度与胸径、树高、冠幅、溃疡面积呈显著正相关(P<0.05),与高径比呈显著负相关,与疏失度和冠长率相关性不显著,空心现象并未造成长势上的明显劣势。随林龄增加,胡杨活立木空心树构型性状表现出资源保守型的适应特征,其空心化很可能是胡杨对极端干旱环境的适应策略。

天然胡杨林龄对营养元素空间分配格局的影响

为了解胡杨林生长过程对主要营养元素在土壤全库、有效库及植被库之间运移规律的影响,以新疆轮台县轮南镇5个不同林龄(幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林和过熟林)典型天然胡杨林为研究对象,采用时空替代方法,分析林下土壤和植被中C、N、P、K的空间分配特征。结果表明:(1)总体而言,土壤营养元素全库中全钾含量较富积,有机质、全氮、全磷相对缺乏。土壤有机质及全量养分受林龄影响较显著。土壤全氮量随着林龄的增长显著升高,至近熟林时达到最大值,然后下降。幼龄林土壤有机质、全钾含量较低,中龄林和近熟林含量较高。幼龄林、成熟林和过熟林土壤全磷含量相对较高。土壤垂直层中,土壤有机质、全钾含量深层土壤>浅层土壤,而全氮含量随着土壤深度的增加呈现下降趋势。全磷含量受土壤垂直层影响较小。(2)土壤有效养分库中碱解氮、速效磷含量较低,速效钾含量较高。土壤速效养分受林龄影响较大,碱解氮含量随着林龄的发育,呈现先显著升高到近熟林达到最大值,然后下降的趋势。速效钾、速效磷含量均呈现幼龄林和中龄林显著低于其它龄林。不同土壤垂直层显示,碱解氮、速效钾、速效磷含量均呈现浅层>深层土壤。速效钾、速效磷有明显的表层聚集现象。(3)从土壤养分有效性占全量比率分析,氮>钾>磷。氮素在不同龄级中有效率均较高。钾和磷有效率受林龄影响,呈现出成熟林>过熟林>近熟林>中龄林>幼龄林。土壤垂直层中0—10 cm、40—60 cm氮素有效率较高。钾和磷有效率随着土层深度的增加呈现递减的变化趋势,其中0—10 cm钾和磷有效率显著高于其他土层。(4)植被库中主要矿质养分积累量由大到小依次为N>K>P。除叶外,N、K、P积累量在胡杨各器官中均呈现随着林龄的增长而增加,到成熟林达到最大值,在过熟林降低。对树木不同器官,N、P累积量依次为干>根>枝,但K累积量依次为根>干>枝。

不同林龄胡杨液流特征及耗水量研究

为了解胡杨的蒸腾特征和生态适应机制,开展了不同林龄胡杨的液流速率及耗水量的研究,结果表明:不同林龄的胡杨在液流速率和耗水量上存在显著差异,其中,中龄林的液流速率最高,幼龄林和成熟林相对较低;幼龄林年均耗水量为7478.10 m^(3)·hm^(-2),中龄林为12424.65 m^(3)·hm^(-2),成熟林为7678.34 m^(3)·hm^(-2)。

塔河中游不同生境天然胡杨林木的光合与蒸腾特性

利用CIRASⅡ光合测定系统对塔河中游不同生境下生长的中龄林天然胡杨林光合生理参数进行测定比较,探究天然胡杨林对不同生境适应和响应机制。结果表明,中生生境条件下的天然胡杨林最大净光合速率(Pnmax)极显著高于其他生境下生长的胡杨林,旱生生境下天然胡杨林LSP、LCP和Rd显著低于中生和水淹生境。天然胡杨林除了Tr外,Pn、胞间CO_(2)浓度、Gs和WUE对光强敏感,其中胞间CO_(2)浓度与光强呈显著线性负相关;不同生境下Tr、胞间CO_(2)浓度和Gs之间差异极显著(P<0.01),而Pn和WUE差异不显著(P>0.05),但其大小有差别。中生生境下天然胡杨林表现较强的生活力,表现为更高的光合速率(16.71μmol·mol^(-2)·s^(-1))、水分利用效率(2.40μmol·mmol^(-1))以及低蒸腾速率(6.33 mmol·m^(-2)·s^(-1));旱生生境下通过关闭气孔来降低水分散失并使通过气孔进入叶片的CO_(2)减少、引起Ci下降,致使Tr下降(17.18%)大于Pn降幅(7.20%),从而提高水分利用效率来适应干旱环境;水淹生境下天然胡杨林的大部水用以维持其较高蒸腾,用于合成有机物的水分较少,降低水分利用效率。因此,塔河中游的天然胡杨林在高温、高湿、光照强烈和干旱的生境呈现出不尽相同的生态适应策略。

洪水漫溢对塔里木河中游天然胡杨林叶渗透调节物质及抗氧化酶活性的影响

以塔里木河流域中游季节性洪水漫溢的天然胡杨林为研究对象,以野外原位采样的方法研究胡杨林在洪水漫溢条件下叶渗透调节物质及抗氧化酶活性的变化特征,为初步研究天然胡杨林耐水淹生理机制提供科学依据。结果表明:(1)洪水漫溢初期(8 d),胡杨叶中Na^(+)含量、K^(+)含量、游离脯氨酸(Pro)含量、可溶性糖(SS)含量及超氧化物歧化酶(SOD)活性降低,而Cl^(-)含量、可溶性蛋白(SP)含量、过氧化物酶(POD)及过氧化氢酶(CAT)活性提高,说明在洪水漫溢初期,胡杨通过增加Cl^(-)、SP等渗透调节物质含量来维持叶片渗透势,同时通过提高POD和CAT酶活性来清除由水淹胁迫而积累的活性氧,共同提高植物抗性;(2)随着洪水漫溢时间的延长(18 d),胡杨叶中K^(+)含量、Cl^(-)含量、SS含量、SP含量、SOD活性等均增加,而Na^(+)含量、Pro含量、POD活性及CAT活性均降低,说明随着水淹胁迫的加剧,植物通过增加K^(+)、SS、SP含量及提高SOD活性来增强抗逆性;(3)随着洪水漫溢时间的进一步延长(35d),胡杨叶中Na^(+)在叶组织中含量增加,而SS含量、SOD活性、POD活性及CAT活性均降低,但与洪水漫溢前含量相当。综上所述,胡杨在洪水漫溢的水淹逆境下,通过渗透调节物质与抗氧化酶系统共同增强植物抗性。渗透调节物质中,Na^(+)、K^(+)和SP在胡杨整个洪水漫溢过程中发挥了重要的渗透调节作用,而Cl^(-)与SS主要在漫溢初、中期发挥作用,维持叶片液泡渗透势平衡。在抗氧化酶系统中,洪水漫溢前期,POD与CAT在清除胡杨叶中受胁迫而积累的活性氧自由基中发挥重要作用,SOD则在洪水漫溢末期发挥了较强清除作用。

吉木乃高山冰缘区国家湿地公园种子植物区系特点

目的:为探明吉木乃高山冰缘区湿地公园的种子植物区系,从科、属的角度解析该区系的组成和特征。方法:通过野外实地考察和标本资料并结合相关文献资料的整理分析,确定吉木乃高山冰缘区国家湿地公园种子植物区系特点。结果:(1)湿地公园现有种子植物202种,隶属127属39科,其中裸子植物1科1属1种。被子植物中,单子叶植物5科16属20种,双子叶植物35科110属181种。双子叶植物占据绝对优势,其次是单子叶植物,特有种属缺乏。(2)从植物生活型与生态型分析,湿地公园植被生长型为草本植物占据绝对优势,比例高达87.13%,木本植物只有1种。生活型主要为多年生植物,具有内湿生、中生占比很大和旱生植被占比较小而水生植物较少的特点。(3)研究区域内种子植物地理成分比较多源,处于绝对优势的是北温带分布植物。种子植物组成在起源和演化上与周围相邻山区存具有相似性,但在各科植物成分占比上又有差异。结论:湿地公园与周围相邻山区相比有不尽相同的环境条件,需加强保护来维持冰缘湿地公园生态系统平衡与稳定。