塔里木河胡杨径向生长与水分关系研究

Based on the theory of dendrohydrology , this project discuses the relationship between the surface runoff and ring-width of Populus euphratica with the regard of Populus euphratica species. The response differences and hysteresis effect of Populus euphratica on the suface runoff in the mainstream of Tarim river are analyzed. Compared by the ring-width changes of Populus euphratica in different river channel, the spatial and temporal response characteristics of Populus euphratica on the groundwater level change are studied. the quantitative model of the relationship between groundwater and Populus euphratica are establised. The groundwater threshold for satisfy the growth of Populus euphratica is put forward.Used on the characteristics of river channel, the water discharge between surface runoff and groundwater is analyzed .The ecological mechanism of Populus euphratica on surface runoff and groundwater is discussed. The study results can provide theories reference and technical support for the quatitive reasearch for the tree ring and streamflow change in the arid areas.

本项目以胡杨为代表的荒漠河岸林分布最为集中的区域之一塔里木河干流作为研究区，借助树木年轮学和生态水文学的基本理论和方法，选择胡杨径向生长与水分的定量关系作为主要研究内容，以河段为单元，分析河道径流量与地下水相互的转化关系并进而对胡杨生长的影响，从不同尺度系统研究河道径流量与胡杨径向生长量的关系，探讨胡杨生长对河道径流量变化响应的空间稳定性和时间滞后性；基于前一个基金研究成果，开展胡杨径向生长与地下水位变化时空差异性的实验研究，在考虑胡杨龄级、种群退化程度和地下水位条件的基础上构建地下水位与胡杨径向生长关系的定量模型，确定不同林龄胡杨径向生长的合适地下水位阈值区间；从水资源转化的角度分析胡杨径向生长对河道径流量和地下水位响应的生态机理，探讨胡杨年轮与水分关系的水文生物协变规律，力争在干旱区内陆河树木年轮与水分定量研究上做出有特色的研究成果。

本项目针对不同河段不同林龄胡杨径向生长与水分关系这一科学问题，开展了以下研究内容，为干旱区树木生长与水分关系的水文生物协变规律研究做出特色成果。.（1）分析了塔里木河源流、干流不同河段胡杨年轮生长时空变化特点及其突变性和周期性的变化特征。上中游胡杨径向生长量呈现明显递减趋势，下游胡杨径向生长量较小；塔里木河源流与干流之间，干流不同河段之间的胡杨年轮指数不具有一致性；预测了下游胡杨年轮停止生长可能会出现在2032年左右；.（2）研究不同河段胡杨径向生长突变时间和周期。阿克苏河中下游胡杨生长在1999年发生突变，叶尔羌河中下游胡杨生长在1993年发生突变，塔里木河两源流胡杨年轮指数的突变时间与径流量突变时间相同或者滞后。阿克苏河胡杨年轮指数以14a为主周期，叶尔羌河胡杨年轮指数以11a为主周期，肖夹克胡杨年轮指数以10a为主周期，新渠满胡杨年轮指数以10a为主周期，沙子河口断面胡杨年轮指数以11a为主周期。.（3）研究了不同河段胡杨径向生长对水热因子响应关系。胡杨径向生长与其上游各站的年径流量相关不显著，胡杨径向生长量与某个月份或时段的径流量相关显著。上游新渠满断面对年轮生长影响最强的是当年1~2月的径流量，肖夹克断面年轮生长与4~6月为负相关；中游沙子河口断面与当年1~3月的径流量，阿其克断面与当年2~3月的径流量相关显著；下游英苏断面与当年1~2月的径流量负相关最强。由上游至下游，胡杨径向生长量与径流量的相关性逐渐下降。.（4）研究了上中游胡杨径向生长对水热因子变化的敏感性。离河岸附近的胡杨径向生长对温度变化的敏感性较高，离河道较远的胡杨径向生长对地表径流的敏感性较高。18.6℃是河岸胡杨径向生长的最敏感温度。当温度过高时，胡杨体内的代谢过程和生物酶的活性受到影响，叶片上面的气孔关闭，呼吸作用、蒸腾作用、光合作用等直接或者间接得受到影响，从而限制了胡杨的生长。.（5）探讨了胡杨年轮生长对水热因子响应机理。胡杨年轮生长受5-7月份地下水埋深影响，NDVI指数受5月地下水埋深影响。气温影响7月份胡杨年轮生长和6月份NDVI。胡杨年轮指数和NDVI指数对地下水响应敏感度大于对温度敏感度，不同断面胡杨径向生长的敏感地下水位：英苏断面5.38m、喀尔达依断面6.66m、阿拉干断面7.81m、依干不及麻断面7.84m。