塔里木河流域胡杨面积变化及演替规律

塔里木河流域胡杨面积变化及演替规律

新疆塔里木河是新疆最长的内陆河。流域内的胡杨林约占新疆胡杨林的60%80%。它也是世界上胡杨分布最集中的地区之一。胡杨分布在干燥的沙漠地区，并在河流中诞生。因此，也被称为“沙漠河岸林”。它具有抗旱性、抗盐性和抗沙性。这是干旱地区的优良树种。根据研究，在以塔里木河为中心的塔里木盆地北缘地区，包括天山以南的一些组成部分，统计了132种植物。中亚胡杨、灰杨、修剪柳树、白刺、刺青和黑刺是塔里木河两岸植被分布的优势品种，而胡杨是沙漠地区的植物种子。近几十年来，由于人类活动的影响，特别是水资源的不合理使用，环境生态环境发生了严重恶化。英巴拉中部地区在实施“一白一黑”资源产业战略方面发挥着重要作用。因此，研究该地区胡杨为主体沙漠的现状和动态，探索恢复和重建途径，对维护流域生态环境的稳定、实现该地区及全地区经济的可持续发展具有重要的现实意义和深远意义。1遥感解译及图件编制1)实际调查分析水土样品.选择不同龄级结构及地形位置的胡杨群落,用野外钻孔设备打孔,直到地下水位,测量地下水埋深,取样分析水质及1m土层土壤含水率,记录地表植被生长势、郁闭度、龄级和空间分布格局.2)采用遥感手段编制植被图.在广泛收集流域各种研究资料及野外调查的基础上,采用1983年1∶25000全色航片和1∶100000全色航片镶嵌图,1992年1∶70000和1∶100000彩红外航片及1996年JERS-1OPS-VNIR第3通道(0.76～0.86μm)数字合成的1∶100000影像图为基础遥感信息源;以1972年1∶500000LandsatMSS影像及1990年1∶25000全色航片作为辅助遥感信息源;依据拟定的植被图分类系统及制图方案,采用地理相关分析法、环境本底法、交叉分析法等遥感地学分析方法对塔里木河中游英巴扎地区植被类型及相关环境特征进行解译,并通过局部网格控制下的目视转绘方法,把植被专题要素转绘到地理底图上,最终编制3个时相的英巴扎地区植被类型图.3)GIS图件编辑处理.把3个时相的植被类型图用Calcomp型数字化仪输入ARC/INFO软件支持下的GIS环境中,通过建立拓朴关系,添加属性特征等一系列功能操作,完成植被类型图的制作;经数据格式转化,在MAPGIS软件支持下,完成图件的整饰及后续编辑工作,最后在DesignjetCP2500彩色绘图仪支持下输出图件.各种数据用于分析荒漠河岸林及相关植被的特征及演替规律.2胡杨生态系统的多样性及其稳定性胡杨林皆沿河而生,尽管它们常表现出不同的景观外貌,但都反映了其生态系统的寡种性、单优性、非地带性、林分起源的多样性以及林龄结构的复杂性.此处仅针对胡杨的生长状况及演变规律进行探讨.2.1国外植被生长的境特征遥感信息及时相变化所表现出来的植被外貌与环境特征表明,英巴扎地区以荒漠河岸林为代表的植被生长状况随水文地质条件、地形地貌状况以及土壤理化性状等因素的变化,表现出不同的特征.2.1.1土壤含水率对胡杨林乔木层生长的影响荒漠河岸林的生长状况与水分状况密切相关.位于干旱区的塔里木河流域,地下潜水不但是土壤水分的主要补充来源,而且是主要蒸散的来源;胡杨主要依靠土壤水分及地下水维持其正常的生长发育.通过挖掘钻孔研究地下水埋深、土壤含水率与胡杨生长的关系,其结果见表1.研究表明,在没有洪水漫灌的情况下,地下水对其生长起着重要作用,地下水埋深是荒漠河岸林生长的主要制约因素.当土壤含水率>15%,地下水埋深<3.0m时,生长旺盛;当土壤含水率为15%～10%,地下水埋深3.0～4.0m时,生长正常;而当土壤含水率<10%,地下水埋深>4.0m时,生长衰退.最适合胡杨生长的地下埋深为3～5m.由于地形地貌等条件的差异,加之胡杨林分起源既有原生的天然实生林、萌芽林和根蘖林,也有受人类经济活动特别是农垦后恢复起来的次生萌芽林和根蘖林,导致了胡杨林在空间分布上形成多种林龄结构的林分,其生长状况与地下水埋深及土壤水分的关系也就十分复杂.2.1.2地形对胡杨生物量的影响从1∶25000比例尺大幅(46cm×46cm)全色航片上,可以清楚地识别出塔里木河中游主要地形特征与胡杨分布的关系.胡杨幼龄林、中龄林及近熟林和成过熟林依次分布在高位河漫滩、现代冲积平原及古老冲积平原上(见表2).通过研究发现,地形对胡杨生长发育的影响,主要是通过水分、盐分及营养分配差异在起作用,处于不同地形条件下的胡杨,具有不同的林级结构,并与其演化过程相联系.随着胡杨林分龄级的增长,其生物量和死物量都有所增加;在由幼龄林演变为中龄林或由中龄林发育为近熟林的过程中,生物量分别增长58.4%和4.4%,死物量分别增加56.8%和17.4%;同时,幼龄林和中龄林的生物量高出其死物量的2.7～2.8倍,近熟林的生物量相当于其死物量的2.3倍,说明龄级愈高,衰败的速度愈快.2.2杨树动态变化特征2.2.1天然植被的更新趋势通过RS及GIS制图,可以得到英巴扎地区(总面积为1553.42km2)胡杨林在不同年代的面积.1983年、1992年及1996年荒漠河岸林面积分别为475.83km2,489.84km2及528.49km2,呈现递增趋势.这是由于英巴扎地区水资源供给基本正常,能够维持天然植被的生长与更新;1994年8月,塔里木河发生了特大洪水,部分旧河床进水,洪水漫及的区域植被得到了一定程度的恢复.重要的是该区域和相邻地区胡杨保护区及胡杨更新复状试验区的建立,采取了封育保护、断根萌蘖、扦插及实生繁殖等方法,使胡杨生活力有所增强,郁闭度有所增大,面积也略有增加.尽管如此,该地植被总面积却由1983年的1427.37km2下降为1996年的1422.68km2,主要是人为活动所造成的水资源分配失衡以及乱砍滥伐、毁林开垦对植被资源的掠夺性利用所致.从胡杨林面积的增加以及植被总面积的减少可以看出,恢复天然植被、重建良好的生态环境需要一个漫长的过程.为了稳定植被面积,必须认识植被发育规律,并采取科学的干预措施.2.2.2胡杨群落演替胡杨发生繁衍和发展与河流有着不可分割的关系.河道的变迁,引起地下水和土壤水分条件的变化,从而导致胡杨生境的变化,最终形成了胡杨的演替过程.从3个年代的植被图上可以看出胡杨及相关植被的空间分布格局及动态变化特征.图1反映了塔里木河流域胡杨群落演替规律.3重地保护驳岸林,推动流域经济可持续发展荒漠河岸林是新疆干旱条件下珍贵的林业资源,胡杨林与荒漠灌丛、草甸植被镶嵌成走廊式林带,是新疆荒漠里特有的非地带性森林类型,是保护南疆广大绿洲农牧业的天然屏障.保护、重建、恢复荒漠河岸林,对于维持流域生态系统的稳定性,提高流域生态环境质量,实现流域经济可持续发展具有重要意义.3.1网络信息数据库的建立现代科学技术的发展,为植被监测及人工更新创造了良好条件.一方面,可以通过RS对地观测所提供的丰富信息,结合实际调查,编制反映荒漠河岸林及其生境的专题图件,并在GIS支持下,建立荒漠河岸林信息数据库,根据目的不同,赋以相关的环境信息资料,实现对荒漠河岸林的统计、分析、评价及管理;同时,还可以借助于GM(1,1),AHP,Markov等模型进行系统模拟和趋势预测.另一方面,人们可以通过生物工程、遗传工程等技术,对胡杨等珍稀濒危物种进行人工驯化及人工繁育.随着人们对胡杨生物学、生理学、生态学及遗传学特性的认识以及科学技术的不断发展,人们通过生物调控、环境调控和系统调控来实现胡杨生态系统协调发展的能力会不断得以发挥.3.2处理好水土资源开发与植被保护之间关系近10多年来,英巴扎地区荒漠河岸林的恢复与改善体现了各级政府及人民群众环境保护意