河西绿洲天然胡杨林生长的水盐过程和衰退机制研究

胡杨是我国天然绿洲的建群优势种，是天然绿洲退化和生态环境恶化的指示树种，但胡杨林严重衰退和大面积死亡是否与其地表水减少、地下水位下降、矿化度升高及土壤全盐量等有关仍有争论，也缺少深入系统的高分辨率综合研究。本项目应用土壤地理学、生态水文学和树木年代学的理论与方法，开展河西绿洲天然胡杨林生长的水盐过程和衰退机制研究。在河西内陆河流域绿洲不同采样点，进行胡杨林生长的土壤水盐含量与地下水矿化度等测试分析，结合树轮资料建立胡杨年轮年表，进行环境因子响应分析，确立胡杨生长的响应模式；揭示研究区胡杨林生长的水盐特征与限制因子；通过比较区域内不同采样点胡杨林生长的各种指标进一步分析水盐因子在区域尺度上的空间差异；综合遥感数据、历史文献等其它相关资料，探讨研究区胡杨林的衰退机制。本项目对河西乃至我国西北干旱区生态环境恢复、建设及我国干旱区树轮水文学的发展都具有重要的理论和现实意义。

胡杨作为我国干旱区天然绿洲的建群优势种和绿洲退化的标志树种对维持西北地区脆弱生态平衡具有重要作用。河西绿洲胡杨林是仅次我国新疆塔里木河和额济纳胡杨林之外的第三大分布区，也是河西生态环境变化重要的指示器。本项目利用土壤地理学、生态水文学、气候学和ArcGIS的理论方法对河西绿洲胡杨林生长的水盐过程和衰退机制进行综合研究具有重要的科学意义，并为该地区水资源合理利用、胡杨林保护与更新、生态环境恢复与重建、区域社会经济可持续发展提供科学决策依据。. 在河西绿洲胡杨集中分布的敦煌绿洲、瓜州绿洲、玉门绿洲、金塔绿洲、鼎新绿洲、民勤绿洲等区域，采集1.2m深的土壤样品7380个，土壤水盐含量的实验结果表明:研究区土壤含水量随深度而增加，土壤全盐量变化与之相反，两者在80cm土层之上变化剧烈，之下变化平缓；且明显存在着自中游向下游土壤含水量逐渐减小，土壤全盐量逐渐增大的空间差异。土壤水盐含量变异明显，但均属于中强度变异。胡杨林生长不同程度受到土壤水盐胁迫。自然和人为因素共同作用造成研究区土壤水盐空间分布差异显著。. 通过在绿洲不同采样点天然胡杨林区对应设置18个样方14.31hm2，采用相邻格子法分析胡杨种群的结构与动态特征；应用负二次指数K、丛生指数I、平均拥挤度m*、聚块性指数m*/m、Cassie指数1/K、扩散系数C和Morisita指数Iδ7种聚集度指标分析了胡杨种群在不同尺度上的空间分布格局。结果表明:不同生境绿洲胡杨种群年龄结构差异显著，但胡杨总体表现为种群结构残缺，特别是疏勒河下游的敦煌绿洲、黑河下游的金塔绿洲及民勤绿洲胡杨林分偏老，稀疏矮小，已明显衰退。研究区胡杨未来大多因幼苗缺乏而趋于衰退演替，且下游衰退演替的速度更快。胡杨林多表现为聚集分布，不同生境胡杨种群结构和空间格局与其自身的生理生态学特性及水资源、地形、土壤等异质性生境密不可分。. 利用河西绿洲气象站1955-2009年日平均气温资料料, 采用5日滑动平均、M-K检验及Morlet小波功率谱等方法分析了研究区胡杨生长季对全球气候变化的响应。结果表明:近55a来，河西绿洲春、夏、秋季开始日提早，冬季推迟，且夏季提早最显著。平均四季长短变化特征为冬季>夏季>春季>秋季。胡杨年生长期开始日提早、终止日明显推后、生长季延长；展叶始日提前，叶黄初日推后。研究区胡杨生长季对气候变化响应十分敏感。