天山托木尔峰自然保护区生态系统水源涵养功能研究

Oasis is the basis for the survival of the people in arid areas. Arid ecosystem consists of mountain, oasis and desert ecosystems, mountain system is the water conservation district of the oasis and desert system is the ecological barrier, three systems are mutually open,connect with each other, up and down through, interdependent and mutually restraint, in order to achieve ecological oasis, we have to do comprehensive management and optimize the overall. For this reason, this project chose Tianshan Mountain Tuomuer Peak nature reserve , typical Xinjiang water conservation district, as research area, by using field test points combined with indoor model inversion methods,Qualitative combined with quantitative and theoretical analysis combined with practical experience, analyzed the water conservation function of main ecosystems (forest, thickets, meadows and wetlands) of the study area to determine the precipitation carrier, water retention and storage capacity of different levels of the main ecosystems, grasp the water conservation and variation of main ecosystems of the study area, reveal past 30 years' spatial and temporal variation of water conservation capacity in the study area, determine the combined mode of vegetation ecosystems that have optimum water conservation function, and to propose countermeasures of sustainable use of ecosystems, thus provide scientific basis for the rational allocation of water resources and ecological conservation in the Tianshan Mountain.

绿洲是干旱区人民赖以生存的基础。干旱区绿洲生态系统由山地、绿洲和荒漠生态系统组成的，山地系统是绿洲的水源涵养区，荒漠系统是绿洲的生态屏障区，三个系统相互开放，彼此交流，上下贯通，相互依存，相互制约，要实现绿洲生态建设，必须综合治理，优化整体。为此，本项目以新疆典型水源涵养区- - 天山托木尔峰自然保护区主要生态系统为研究对象，采用野外定点试验与室内模型反演相结合、定性与定量相结合、理论分析与实践经验相结合的方法，多层次和多侧面研究托木尔峰自然保护区主要生态系统（森林、灌丛、草地和沼泽湿地）的水源涵养功能，确定主要生态系统不同层次的降水载留、持水和蓄水能力，掌握研究区主要生态系统的水源涵养量及其变化规律，揭示近30多年来托木尔峰水源涵养区水源涵养能力的时空变化规律，确定具有最佳水源涵养功能的植被生态系统和组合模式，并提出其生态系统可持续利用的对策，为天山水资源合理分配和生态保育提供科学依据。

本项目面向干旱区绿洲生态安全的现实需求，针对托木尔峰自然保护区生态系统水源涵养功能，借助国内外相关领域的新理论和研究成果，利用保护区的气象径流遥感数据，采用统计分析方法、多元回归方法、Mann-Kendall 突变方法，参照谢高地等提出的中国陆地生态系统服务价值当量法，结合野外测试、样品采集、室内分析，对托木尔峰自然保护区气候、径流变化及相互关系、垂直自然带景观特征、土地利用/覆被变化及驱动力、土壤理化性质及其与海拔的关系、土壤特性与植被类型间的关系进行分析；对保护区生态系统服务价值变化、不同海拔土壤的持水能力、不同植被类型的水源涵养功能、不同生态系统的水源涵养功能进行评价，初步核算保护区云杉林、灌木林、草地典型生态系统的水源涵养功能及生态经济学价值。得到以下结论：.①55 a来气温升高1.5℃，其中秋冬季对增温的贡献率较大；降水年增率1.27 mm，其中夏秋季对增湿贡献率较大；保护区气温和降水的变化是造成径流变化的主要因素。.②对托木尔峰自然保护区垂直自然带的形成，地形地貌因素起着主导作用，纬度起着次要作用，受地形地貌因素制约的水热条件是形成各垂直自然带景观特征的最重要的物质和能量来源。.③保护区的生态服务价值为52.31亿元/a，突出了保护区重要的生态地位，近25年来生态服务总价值量降低31.49%，其中冰川和草地的总价值量持续增长，水体和荒地的持续减少。.④在保护区南坡随着海拔的升高，土壤颗粒度趋于细化，土壤含水率与海拔间存在极显著的正相关；随着海拔高度的增加，土壤中各盐分离子含量微小，趋于稳定。.⑤土壤含水量、饱和含水率、非毛管孔隙度、毛管孔隙度、总孔隙度随海拔上升而呈增加趋势，土壤容重则随海拔高度的增加而降低；有机质含量、全N含量、全P 含量随海拔高度增加而趋于增大。.⑥草地土壤的最大持水量、非毛管蓄水量和毛管持水量随海拔高度的增加而增大；土壤涵蓄降水量与有效涵蓄量，随海拔高度的增加而下降。.⑦不同植被类型的水源涵养能力在181.06~237.63 mm，综合、有效水源涵养能力均表现为云杉林＞灌木林＞草地，其中土壤层的涵养贡献率最大。.⑧云杉林、灌木林和草地3种典型生态系统的水源涵养量分别为0.08、0.82和2.15亿立方米，其价值分别为0.67亿元、6.90亿元和18.14亿元。土壤层是水源涵养的主要组成层面，在水源涵养量中占比达到89.98%。