水分生境多变条件下的河岸植物群落早期演替

干旱区河流径流多变，决定了干旱区河岸林水分生境多波动的基本生境特征。植物苗期的竞争强烈且容易遭受生境波动的干扰，不同物种对生境波动方向的适应方式与适应能力决定其竞争能力，竞争的结果决定了河岸林的格局。因此河岸植物群落的早期演替是决定河岸植被的关键过程。本项研究以塔里木河上游新河漫滩为研究区域，通过野外调查研究塔里木河河岸林优势种胡杨、柽柳幼苗群落的时空格局，结合生境同步监测，明确幼苗群落结构发生重要转变的关键时期及其与生境变化的关系；以控制实验为核心，模拟河岸水分生境典型波动情景，研究水分生境波动不同方向上两种幼苗植物功能特征变化、适应策略、竞争能力的差异以及幼苗群落结构的变化；结合生态模型与模拟，阐明河岸水分生境波动驱动河岸植物群落早期演替的作用机理。该研究是区域水文过程与生态格局研究的重要补充，其结果有望增进塔里木河河岸林格局与过程的新认识，丰富多变环境下的植物群落演替理论。

塔里木河荒漠河岸生态系统优势种胡杨、柽柳幼苗共同定居于新生河漫滩，其水分生境在径流影响下而波动频繁，两物种对水分生境变化的响应及其在不同水分生境条件下的竞争是影响群落演替的关键。在分析研究区河岸植物群落空间格局的基础上，课题采用lysimeter模拟了河岸带各种水分生境，在个体水平上对比研究了幼龄胡杨、柽柳对对水分生境变化的适应；通过测坑实验，模拟野外近河道河岸带胡杨、柽柳混生的早期群落，研究了不同地下水埋深条件下群落的演替方向；结合不同地下水埋深条件下胡杨、柽柳气体交换、导水、气孔行为等功能特征，深入分析了两物种竞争的水分生理基础；通过刈割模拟干扰导致的生物量损失，研究了胡杨、柽柳混生群落在干扰后竞争能力的变化。研究结果表明，在个体水平上幼龄胡杨、柽柳在地下水分生境有利条件下，两者均具有快速生长能力。当地下水降至先前根系深度以下时，胡杨、柽柳均表现出水分亏缺，但柽柳能更快的通过根系生长重新获取地下水，从而表现出更佳的生理、生态特征，表明个体水平上柽柳对水分生境的变化比胡杨响应更迅速。在群落水平上，无论有无地下水，柽柳的相对生物量显著高于胡杨，与野外早期胡杨、柽柳共优群落最终演变为胡杨单优群落的结果相悖，表明塔里木河河岸植物群落早期演替并非由种间直接竞争决定。在地下水充分条件下，幼龄胡杨气孔对LVPD响应敏感，其叶片生物量比例相对较低，这些功能特征不利于植物提高固碳能力，在一定程度上削弱了其竞争能力。相比而言，柽柳在地下水充分条件下气孔对LVPD响应不敏感、叶片生物量投入高，能以高耗水为代价提高碳同化能力，在无地下水可利用条件下亦可通过提高水分利用效率维持较高的净光合速率，在水分利用方面表现出高度的灵活性。实验证明干扰后胡杨的竞争力增强，其原理在于干扰可通过生物量损失减缓群落中种间竞争强度而利于阶段性弱势竞争者。综合表明，塔里木河河岸植物群落的早期演替有赖于水文波动导致的频繁干扰，由此引起的对群落中阶段性优势种的压制，可能是胡杨在群落后期演替中获取最终优势的关键。