Characteristic of Soil Seed Bank and Seed Germination in Soil Seed Bank Requirement for Water Conditions in the Lower Reache of the Tarim River

于2005年和2006年通过春秋两季的土壤种子库室内萌发和野外激活试验，重点研究了极端干旱区土壤种子库与地表植被的关系及种子库种子萌发的需水规律；比较了土壤种子库物种组成和大小的季节差异；分析了繁殖体形态特征对土壤种子库垂直分布的影响；确定了土壤种子库种子萌发的适宜水分区间；探讨了河水漫溢干扰下土壤种子库对植被恢复的贡献。目的是为塔里木河下游受损生态系统的植被恢复和生物多样性保护提供理论依据和技术支撑。通过本文的研究，得到以下一些初步结论：1）不同退化程度对土壤种子库特征及其与地表植被关系的影响研究结果表明：塔里木河下游地表植被表现为严重的逆行演替，具体体现为胡杨林都为过熟林；植被盖度、密度和多样性指数均较低；随退化程度不断加重，地表植被中草本植物的相对密度、相对盖度和相对频度逐渐降低，而灌木和乔木的相对密度、相对盖度和相对频度逐渐增加。土壤种子库的基本特征是：种类贫乏、密度低、多样性指数和相似性系数不高；随退化程度的加重，土壤种子库物种数不断减少、密度明显下降、优势种组成趋于单一、表层种子库比例升高、一年生草本植物占优势逐渐向多年生草本植物和灌木植物转变及土壤种子库与地上植被物种组成上差异更加显著。与地表植被相比，土壤种子库的物种组成更丰富，同时植株密度较高。（2）不同植物群落对土壤种子库特征及其与地表植被关系的影响研究结果表明：植物群落显著影响土壤种子库种子密度和物种数。其中，胡杨群落的土壤种子库密度最低，物种组成最贫乏，物种多样性指数也最低；黑刺+疏叶骆驼刺+花花柴群落的土壤种子库物种数、总密度和多样性指数最高。同时在黑刺+疏叶骆驼刺+花花柴群落中土壤种子库以一年生草本植物为主，而在胡杨群落、柽柳群落和黑刺群落，以多年生草本和灌木植物为主。黑刺+疏叶骆驼刺+花花柴群落的地表植被与土壤种子库物种组成的相似性系数最大，其次是柽柳群落，再次是黑刺群落和胡杨群落。3）地下水埋深对土壤种子库的影响研究结果表明：干旱区地下水埋深的高低不仅影响地上植被的种类和组成，而且对土壤种子库的密度和组成有明显影响。随着地下水埋下降，种子库密度不断减少、物种多样性逐渐下降，地下水埋深和土壤种子库密度及物种丰富度间为显著的指数函数关系；同时地上植被群落与土壤种子库的相似性系数也逐渐降低。（4）土壤种子库季节动态变化研究结果表明：塔里木河下游土壤种子库密度和物种组成上的季节差异较明显，春季土壤种子库密度高于秋季，且物种组成相对丰富。秋季土壤种子库主要由瞬时种子库和持久土壤种子库共同组成，春季土壤种子库主要为持久土壤种子库。但春秋两季土壤种子库中仍然有共同物种，不同季节土壤种子库优势种组成不同。（5）繁殖体形态特征对土壤种子库垂直分布格局的影响研究结果表明：中度大小的种子在土壤种子库中的数量和出现的频次占很大优势。与小种子相比，土壤种子库中繁殖体重量较大的种子在表层土壤中的数量和出现的相对频次最丰富；繁殖体方差与种子数量和出现频次间呈现出“驼峰”形关系。近似圆形的种子在表层土壤中占的比例较高，在深层土壤中的比例较低，而扁平、细长的种子则表现为相反的趋势。繁殖体形状对土壤种子库中种子在各土层中出现的相对频次影响不大；土壤种子库中种子数量和出现的频次与单位体积的繁殖体重量（M/V）呈显著正相关。与单位体积重量偏小和偏大的种子相比，单位体积重量居中的种子在表层土壤中的数量和出现的相对频次最丰富。（6）水分供应对土壤种子库种子萌发的影响研究结果表明：萌发种子的数量和种类在不同水分处理下有显著的差异，其中当土壤含水量在11.2%以下没有种子萌发，而后随着供应水量的增加，萌发种子的数量和种类明显增加，但当水分梯度超过饱和含水率后萌发种子的数量和种类也呈下降的趋势；不同植物的种子有各自独特水分萌发规律，而多数植物种子萌发的最大值并不是在饱和含水率或超过这一水分条件下，而是在稍低于饱和含水率时的[23.2%,26.8%]。（7）河水漫溢干扰下土壤种子库对植被恢复的贡献研究结果表明：非漫溢区地表植被仅有8科13属14种植物，漫溢区为10科21属26种植物；与非漫溢区相比，漫溢区地表植被中出现了一些浅根系和喜湿的草本植物；漫溢区单位面积物种数、植被盖度、植被密度、物种多样性指数和丰富度指数均比非漫溢区有明显增加。漫溢区土壤种子库中有物种19种，与非漫溢区（14种）相比增加了5种；漫溢区土壤种子库总密度为4313±1462粒/m2，与非漫溢区的872±319粒/m2相比增加了3.94倍；与非漫溢区相比，漫溢区一年生草本植物种子的比例增加了近23.07%；而灌木植物种子的比例减少了20.99%；多年生草本的变化则不明显；河水漫溢提高了土壤种子库的生物多样性。漫溢区土壤种子库与地表植被的共有物种数为18种，非漫溢区为9种，相应地土壤种子库与地表植被组成的相似性系数分别为0.842和0.667。（8）塔里木河下游土壤种子库的野外激活和和室内萌发表现出类似的特征，即随着距大西海子水库距离的增加，土壤种子库密度不断降低、物种组成趋于单一、多样性指数不断降低。同时水分供应对野外激活土壤种子库的研究也表明，随着供给水量的减少，土壤种子库萌出的幼苗种类和数量逐渐降低，研究区土壤种子库野外激活的适宜土壤含水量为23-28%。野外激活与室内萌出的物种相同，但幼苗密度在野外明显高于实验室。物种组成中，豆科物种在野外实验幼苗密度明显较高；多年生草本和灌木幼苗密度在野外明显高于实验室

塔里木河下游土壤种子库分布格局及其与环境因子的关系

在塔里木河下游选择20个样地,进行土壤种子库萌发试验,并应用典范对应分析(CCA)方法研究了该地区土壤种子库分布格局及其与环境因子的关系。结果表明,塔里木河下游土壤种子库中共有物种16种,分属于7科,并且以旱生耐盐物种为主,多数样地物种出现频次较低;种子库密度不高。CCA排序表明,地下水埋深、土壤含水量、电导、pH值和植被盖度等5个环境因子对土壤种子库分布格局有一定的影响。CCA第一排序轴与地下水位、地表植被盖度和土壤含水量关系显著,反应了水分因子的作用;CCA第二排序轴与土壤电导率关系显著,反映了盐分因子的作用。根据5个环境因子的特征,CCA排序可将土壤种子库中的16种植物分为4个组,对应于不同的环境变化梯度

塔里木河下游输水后地下水动态变化及天然植被的生态响应

通过总结自2000年开始的对塔里木河下游生态输水后的地下水和天然植被的详细调查资料,从输水后地下水的时空变化和天然植被对地下水动态变化的响应差异上展开了针对性的分析,结果显示:生态输水后塔里木河下游沿河一定区域的地下水受输水影响出现了明显的响应,其抬升和回落存在着明显的时空差异,而正是这种水位的时空差异导致了地表植被在时间和空间响应上的明显不同;在空间上表现为从上到下的差异和距河由近而远的差异,从时间上表现为随输水持续时间的增长而响应的越来越明显的特点．同时,根据输水后地下水和植被响应的关系以及输水对塔里木河下游天然植被的保护和恢复进行了讨论,目的是为塔里木河流域的生态治理工程提供植被保护和恢复的理论依据,同时为其他地区开展类似的生态工程提供可供参考的科学依据

塔里木河下游不同地下水位下土壤种子库特征

选取塔里木河下游不同地下水位的25个天然植物群落样地,进行土壤种子库取样,通过萌发试验分析不同地下水位条件下土壤种子库的密度、物种多样性、生活型比例及土壤种子库与植物群落的相似性等特征。结果表明,在干旱地区,地下水位的高低不仅影响植物群落的种类和组成,而且也影响土壤种子库的密度和组成。随着地下水位的逐渐下降,植物群落退化程度的加重也反映到种子库上,表现为种子库密度减少、物种多样性下降、生活型逐渐单一,同时植物群落与土壤种子库的相似性系数也逐渐降低。该研究有助于丰富干旱区土壤种子库的理论和指导塔里木河下游的生态恢复实践

阿克苏河流域水资源承载力模糊综合评价

阿克苏河是天山南坡水量最大的河流,是目前塔里木河最大的水量补给来源。由于阿克苏河流大规模的农业开发和不合理的水资源开发利用,不仅使得流域内生态环境脆弱,同时导致了补给干流的水资源减少,使得干流(尤其是在下游)产生了一系列的生态环境问题。本文针对阿克苏河流域水资源的实际情况,依据阿克苏河流域供需状况等,选取人均水资源可利用量,人均供水量、水资源利用率、耕地灌溉率、供水模数、需水模数、生活用水定额、生态用水率等指标,应用模糊综合评价方法综合的评价了流域内现状和不同水平年的水资源承载力,并提出了提高水资源承载力的途径

塔里木河中下游土地利用/覆盖变化的生态经济分析

基于1990和2000年的塔里木河中下游土地利用／覆盖变化资料，计算了塔里木河中下游生态系统的服务价值，分析了土地利用变化特点和生态系统服务价值变化的原因。结果显示：塔里木河中下游生态系统服务从1990年的117．17×10~8元降低到2000年的82．76×10~8元，这10年期间，生态系统服务价值共减少了34．41×10~8元，年平均递减3．44×10~8元，减少幅度为29．4％。从生态系统服务价值变化的原因看，天然林地和湿地面积的大幅减少是本区生态系统服务总价值减少的主要原因，这与塔里木河中下游同期来水量减少的事实是相符合的。而气候转变引起内陆水体的增加和受调水影响造成耕地的增加对本区生态系统服务价值的贡献不大，说明塔里木河中下游生态环境在这十年仍处在一个明显的退化过程中

塔里木河下游不同地下水埋深下的土壤种子库特征

本研究根据长期地下水位的监测资料和土壤种子库的萌发试验,分析了塔里木河下游不同地下水埋深下植物样地土壤种子库特征。结果显示,在干旱地区,地下水埋深的高低不仅影响地上植被群落的种类和组成,而且也对土壤种子库的密度和组成具有明显的影响。随着地下水埋深逐渐下降,种子库密度减少、物种多样性下降、生活型逐渐单一。同时地上植被群落与土壤种子库的相似性系数也逐渐降低。本研究不仅有助于丰富国内外关于干旱区土壤种子库的理论研究,而且有利于指导塔里木河下游正在开展的大规模生态恢复实践

塔里木河下游土壤种子库的空间分布特征分析

以因不合理的水土资源开发而出现严重生态退化的典型区——塔里木河下游为研究区,通过在塔里木河下游开展的两年土壤种子库实验,分析了塔里木河下游土壤种子库密度的空间分布特点。结果显示:(1)塔里木河下游土壤种子库一般在150~2 300粒/m2之间,属一个较低的水平;从种子库密度的空间分布特点看,地表植被群落退化程度的加重,使土壤种子库在顺河道方向和垂直河道方向表现出不同的变化特点;(2)塔里木河下游土壤种子库在分布上具有较高的密集性,表现出类似沙漠地区种子库的分布特征;(3)微生境条件对土壤种子库的分布影响较大。其中河水漫溢区的种子库密度远高于其它区域,而低洼地、柽柳包和有较多枯枝的退化草地均比光板地和胡杨林地有更多的有活力种子;(4)塔里木河下游严重的生态退化导致了本区土壤种子库垂直分布的差异,主要表现是随着地表植被群落生态退化程度的加重,土壤种子库的垂直分布表现为表层种子库占土壤种子库的比重不断升高的趋势

河水漫溢对荒漠河岸林植物群落生态特征的影响

从河水漫溢干扰对塔里木河下游植物群落物种多样性的影响以及对天然植被恢复作用上开展了分析和研究,结果表明:(1)输水前塔里木河下游仅见9科13属17种植物,但输水后漫溢区出现了12科26属34种植物,其中的18种植物是非漫溢区未曾发现的;(2)从样地植被调查计算的多样性指数看,漫溢区物种的多样性和丰富度比非漫溢区有明显增加;(3)从漫溢后一定时间内植物群落中不同物种的重要值看,漫溢后1年生草本植物迅速萌发,而多年生草本由于根系和繁殖上的优势逐渐在群落中占据优势;(4)由于胡杨、柽柳等植物在多次漫溢条件下易于萌发,因此多次漫溢后这些乔、灌木植物逐渐占据群落中的优势地位;(5)在漫溢过程中由于微地形改变了漫溢干扰的强度因此漫溢后微地形差异造成地表生态特征出现明显的差异;(6)通过讨论,漫溢干扰对塔里木河下游这样一个严重受损生态系统恢复的作用十分明显,但是这一作用的体现是与输水后下游生态水文过程完整性的恢复相联系的

新疆绿洲防护林体系建设发展历程

通过实地调查和查阅近200篇国内外文献,对新疆绿洲防护林体系的营建、树种选择、配置模式、灌溉历程的发展动态进行了分析和研究,同时也对新疆绿洲防护林树种选择、配置模式的发展方向,以及改用节水灌溉后防护林体系地表水文发生的改变进行了探讨。结果表示:新疆大规模的绿洲防护林营建历史悠久,始于20世纪50年代;新疆绿洲防护林树种选择由单一化向多林种转变,配置也由单一化的"宽林带、大网格"模式向乔、灌、草结合,形成时间上有序、空间上有层次的"窄林带、小网格"模式;大水漫灌、沟灌、串畦淹灌等传统的防护林灌溉方式被微滴灌所代替后,使防护林地表水文发生变化,所以提倡西北干旱区不该大力推广微滴灌技术,而应有所限制地使用