基于生态系统服务价值的塔里木河干流土地利用结构优化

通过研究塔里木河干流土地利用变化对生态系统服务价值的内在影响机制,基于生态系统服务价值优化了其土地利用结构。结果表明:(1)应急生态输水后塔里木河干流耕地、林地、草地、荒漠、水体的年平均变化率分别为7.26%、2.68%、-1.90%、1.22%、0.08%,耕地、林地面积的增加主要来自草地,水体面积变化主要受来水量影响。(2)1990—2015年应急生态输水使塔里木河下游生态系统服务价值呈“增长-减少-回升”的趋势,共增长2.99×108元;塔里木河干流整体呈现下降的趋势,共减少了39.60×10^(8)元。(3)通径分析发现水体面积变化与塔里木河干流生态系统服务价值的内在联系最大,直接作用为0.610,间接作用为0.345。(4)土地利用类型间转化关系发现,当耕地、林地、草地、荒漠、湿地面积占比分别为3.34%、10.03%、38.22%、45.95%、0.96%时,土地利用结构最优,对应的生态系统服务价值为533.69×108元。随着耕地面积的扩张,农业用水与生态用水矛盾突出,权衡土地利用结构及其耗水特征对于生态系统服务价值维护和水资源合理配置具有重要意义,可为探索塔里木河流域人地关系优化状态提供科学依据。

极端干旱区不同水分条件下胡杨林生态耗水特征

以极端干旱区胡杨林为研究对象,探究不同水分条件下胡杨林土壤水分运动规律和胡杨生态耗水特征。结果表明:HYDRUS-1D模型对极端干旱区胡杨林土壤水分运动和蒸散发过程具有良好的模拟效果。不同水分条件下胡杨林土壤水分运动特征和生态耗水变化差异明显。随着下垫面水分条件趋于湿润,土壤水分含量和湿润锋入渗深度均出现增加,入渗深度分别达到100,120,150cm。下垫面水分条件改变导致土壤水分存蓄情况发生变化。下垫面水分补给增加的同时胡杨林蒸散发呈明显增加,其中植被蒸腾增加显著。随着水分条件逐渐湿润植被蒸腾占总蒸散比例由55%升至65%。研究显示,随着下垫面水分条件逐渐湿润,极端干旱区胡杨林生态耗水量逐渐增加,其中植物蒸腾消耗是造成水分耗散增加的主要原因。

地下水埋深和土壤质地对胡杨实生幼苗根系生长及构型的影响

为揭示生长在不同地下水埋深和土壤质地的胡杨实生幼苗根系的不同生长适应策略,以胡杨实生幼苗为试验材料,设置30(A_(1)),60(A_(2)),90 cm(A_(3))3个地下水埋深处理,砂土(B_(1))、砂壤土(B_(2))和黏壤土(B_(3))3种土壤质地处理,研究了塔里木河流域地下水埋深和土壤质地对胡杨(Populus euphratica)实生幼苗根系生长及构型的影响。结果表明:(1)地下水埋深的增加,可促进胡杨幼苗根系形态的发育和根系生物量的积累,胡杨幼苗扎根深度、根系总长度、根系总体积和根系总表面积均在A_(3)B_(2)处理下达到最大值。(2)根系消弱系数(β)、R_(50)和R_(90)(50%和90%根系生物量分布深度)均与地下水埋深呈正比关系,土壤深层根系生物量随地下水埋深的加深而增加,A_(2)和A_3地下水埋深下根系生物量呈B_(2)>B_(3)>B_(1)的变化趋势;胡杨细根生物量在各处理下其土壤垂直分布均呈"单峰型"曲线变化规律。(3)根系平均连接长度随地下水埋深的加深而增加,在A_(3)B_(1)处理下达到最大14 cm。B_(2)和B_(3)条件下幼苗根系随地下水埋深的增加逐渐由趋向叉状型分支结构转变为趋向鲱骨型分支结构;各B_(1)处理下根系拓扑参数较大,幼苗根系分支结构一直趋向鲱骨型分支结构。研究结果可为塔里木河流域水资源优化配置提供依据。

塔里木河沿岸不同生境下胡杨(Populus euphratica)群落的空间分布格局及关联性

以塔里木河河岸边、过渡带、沙漠边缘样地调查数据为基础,采用成对相关函数g(r)分析了3个生境胡杨群落的空间分布格局及关联性。结果表明:不同生境下胡杨种群的结构特征存在差异。胡杨种群年龄结构在河岸边样地呈反"J"型,属于增长型种群;过渡带样地呈偏正态分布,属于稳定型种群;沙漠边缘样地呈典型的反"L",属于衰退型种群。不同生境下胡杨群落的空间分布格局表现也不同。河岸边样地,花花柴(Karelinia caspia)、假苇拂子茅(Calamagrostis pseudophragmites)、芦苇(Phragmites australis)和多枝柽柳(Tamarix ramosissima)分布均呈聚集分布,而罗布麻(Apocynum venetum)主要呈随机分布;过渡带样地,罗布麻和骆驼刺(Alhagi sparsifolia)表现为聚集分布,而黑果枸杞(Lycium ruthenicum)和胡杨小尺度上呈聚集分布,随着尺度增加,表现为随机分布;沙漠边缘样地,白茎盐生草(Halogeton arachnoideus)呈聚集分布。不同生境下胡杨群落的空间关联表现也不同。河岸边样地,胡杨与假苇拂子茅、胡杨与大叶白麻(Poacynum hendersonii)、假苇拂子茅与芦苇、芦苇与多枝柽柳的关联性均为正相关;过渡带样地,铃铛刺(Halimodendron halodendron)与黑果枸杞、黑果枸杞与花花柴、黑果枸杞与铃铛刺、铃铛刺与骆驼刺、花花柴与骆驼刺、骆驼刺与花花柴、蓼子朴(Inula salsoloides)与花花柴均呈正相关,而罗布麻与多枝柽柳呈负相关;沙漠边缘样地,刺沙蓬(Salsola ruthenica)与白茎盐生草呈负关联。