塔里木河流域胡楊面積變化及演替規(guī)律

塔里木河流域胡楊面積變化及演替規(guī)律

新疆塔里木河是新疆最長的內(nèi)陸河。流域內(nèi)的胡楊林約占新疆胡楊林的60%80%。它也是世界上胡楊分布最集中的地區(qū)之一。胡楊分布在干燥的沙漠地區(qū)，并在河流中誕生。因此，也被稱為“沙漠河岸林”。它具有抗旱性、抗鹽性和抗沙性。這是干旱地區(qū)的優(yōu)良樹種。根據(jù)研究，在以塔里木河為中心的塔里木盆地北緣地區(qū)，包括天山以南的一些組成部分，統(tǒng)計了132種植物。中亞胡楊、灰楊、修剪柳樹、白刺、刺青和黑刺是塔里木河兩岸植被分布的優(yōu)勢品種，而胡楊是沙漠地區(qū)的植物種子。近幾十年來，由于人類活動的影響，特別是水資源的不合理使用，環(huán)境生態(tài)環(huán)境發(fā)生了嚴(yán)重惡化。英巴拉中部地區(qū)在實施“一白一黑”資源產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略方面發(fā)揮著重要作用。因此，研究該地區(qū)胡楊為主體沙漠的現(xiàn)狀和動態(tài)，探索恢復(fù)和重建途徑，對維護(hù)流域生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定、實現(xiàn)該地區(qū)及全地區(qū)經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義和深遠(yuǎn)意義。1遙感解譯及圖件編制1)實際調(diào)查分析水土樣品.選擇不同齡級結(jié)構(gòu)及地形位置的胡楊群落,用野外鉆孔設(shè)備打孔,直到地下水位,測量地下水埋深,取樣分析水質(zhì)及1m土層土壤含水率,記錄地表植被生長勢、郁閉度、齡級和空間分布格局.2)采用遙感手段編制植被圖.在廣泛收集流域各種研究資料及野外調(diào)查的基礎(chǔ)上,采用1983年1∶25000全色航片和1∶100000全色航片鑲嵌圖,1992年1∶70000和1∶100000彩紅外航片及1996年JERS-1OPS-VNIR第3通道(0.76～0.86μm)數(shù)字合成的1∶100000影像圖為基礎(chǔ)遙感信息源;以1972年1∶500000LandsatMSS影像及1990年1∶25000全色航片作為輔助遙感信息源;依據(jù)擬定的植被圖分類系統(tǒng)及制圖方案,采用地理相關(guān)分析法、環(huán)境本底法、交叉分析法等遙感地學(xué)分析方法對塔里木河中游英巴扎地區(qū)植被類型及相關(guān)環(huán)境特征進(jìn)行解譯,并通過局部網(wǎng)格控制下的目視轉(zhuǎn)繪方法,把植被專題要素轉(zhuǎn)繪到地理底圖上,最終編制3個時相的英巴扎地區(qū)植被類型圖.3)GIS圖件編輯處理.把3個時相的植被類型圖用Calcomp型數(shù)字化儀輸入ARC/INFO軟件支持下的GIS環(huán)境中,通過建立拓樸關(guān)系,添加屬性特征等一系列功能操作,完成植被類型圖的制作;經(jīng)數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)化,在MAPGIS軟件支持下,完成圖件的整飾及后續(xù)編輯工作,最后在DesignjetCP2500彩色繪圖儀支持下輸出圖件.各種數(shù)據(jù)用于分析荒漠河岸林及相關(guān)植被的特征及演替規(guī)律.2胡楊生態(tài)系統(tǒng)的多樣性及其穩(wěn)定性胡楊林皆沿河而生,盡管它們常表現(xiàn)出不同的景觀外貌,但都反映了其生態(tài)系統(tǒng)的寡種性、單優(yōu)性、非地帶性、林分起源的多樣性以及林齡結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性.此處僅針對胡楊的生長狀況及演變規(guī)律進(jìn)行探討.2.1國外植被生長的境特征遙感信息及時相變化所表現(xiàn)出來的植被外貌與環(huán)境特征表明,英巴扎地區(qū)以荒漠河岸林為代表的植被生長狀況隨水文地質(zhì)條件、地形地貌狀況以及土壤理化性狀等因素的變化,表現(xiàn)出不同的特征.2.1.1土壤含水率對胡楊林喬木層生長的影響荒漠河岸林的生長狀況與水分狀況密切相關(guān).位于干旱區(qū)的塔里木河流域,地下潛水不但是土壤水分的主要補充來源,而且是主要蒸散的來源;胡楊主要依靠土壤水分及地下水維持其正常的生長發(fā)育.通過挖掘鉆孔研究地下水埋深、土壤含水率與胡楊生長的關(guān)系,其結(jié)果見表1.研究表明,在沒有洪水漫灌的情況下,地下水對其生長起著重要作用,地下水埋深是荒漠河岸林生長的主要制約因素.當(dāng)土壤含水率>15%,地下水埋深<3.0m時,生長旺盛;當(dāng)土壤含水率為15%～10%,地下水埋深3.0～4.0m時,生長正常;而當(dāng)土壤含水率<10%,地下水埋深>4.0m時,生長衰退.最適合胡楊生長的地下埋深為3～5m.由于地形地貌等條件的差異,加之胡楊林分起源既有原生的天然實生林、萌芽林和根蘗林,也有受人類經(jīng)濟活動特別是農(nóng)墾后恢復(fù)起來的次生萌芽林和根蘗林,導(dǎo)致了胡楊林在空間分布上形成多種林齡結(jié)構(gòu)的林分,其生長狀況與地下水埋深及土壤水分的關(guān)系也就十分復(fù)雜.2.1.2地形對胡楊生物量的影響從1∶25000比例尺大幅(46cm×46cm)全色航片上,可以清楚地識別出塔里木河中游主要地形特征與胡楊分布的關(guān)系.胡楊幼齡林、中齡林及近熟林和成過熟林依次分布在高位河漫灘、現(xiàn)代沖積平原及古老沖積平原上(見表2).通過研究發(fā)現(xiàn),地形對胡楊生長發(fā)育的影響,主要是通過水分、鹽分及營養(yǎng)分配差異在起作用,處于不同地形條件下的胡楊,具有不同的林級結(jié)構(gòu),并與其演化過程相聯(lián)系.隨著胡楊林分齡級的增長,其生物量和死物量都有所增加;在由幼齡林演變?yōu)橹旋g林或由中齡林發(fā)育為近熟林的過程中,生物量分別增長58.4%和4.4%,死物量分別增加56.8%和17.4%;同時,幼齡林和中齡林的生物量高出其死物量的2.7～2.8倍,近熟林的生物量相當(dāng)于其死物量的2.3倍,說明齡級愈高,衰敗的速度愈快.2.2楊樹動態(tài)變化特征2.2.1天然植被的更新趨勢通過RS及GIS制圖,可以得到英巴扎地區(qū)(總面積為1553.42km2)胡楊林在不同年代的面積.1983年、1992年及1996年荒漠河岸林面積分別為475.83km2,489.84km2及528.49km2,呈現(xiàn)遞增趨勢.這是由于英巴扎地區(qū)水資源供給基本正常,能夠維持天然植被的生長與更新;1994年8月,塔里木河發(fā)生了特大洪水,部分舊河床進(jìn)水,洪水漫及的區(qū)域植被得到了一定程度的恢復(fù).重要的是該區(qū)域和相鄰地區(qū)胡楊保護(hù)區(qū)及胡楊更新復(fù)狀試驗區(qū)的建立,采取了封育保護(hù)、斷根萌蘗、扦插及實生繁殖等方法,使胡楊生活力有所增強,郁閉度有所增大,面積也略有增加.盡管如此,該地植被總面積卻由1983年的1427.37km2下降為1996年的1422.68km2,主要是人為活動所造成的水資源分配失衡以及亂砍濫伐、毀林開墾對植被資源的掠奪性利用所致.從胡楊林面積的增加以及植被總面積的減少可以看出,恢復(fù)天然植被、重建良好的生態(tài)環(huán)境需要一個漫長的過程.為了穩(wěn)定植被面積,必須認(rèn)識植被發(fā)育規(guī)律,并采取科學(xué)的干預(yù)措施.2.2.2胡楊群落演替胡楊發(fā)生繁衍和發(fā)展與河流有著不可分割的關(guān)系.河道的變遷,引起地下水和土壤水分條件的變化,從而導(dǎo)致胡楊生境的變化,最終形成了胡楊的演替過程.從3個年代的植被圖上可以看出胡楊及相關(guān)植被的空間分布格局及動態(tài)變化特征.圖1反映了塔里木河流域胡楊群落演替規(guī)律.3重地保護(hù)駁岸林,推動流域經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展荒漠河岸林是新疆干旱條件下珍貴的林業(yè)資源,胡楊林與荒漠灌叢、草甸植被鑲嵌成走廊式林帶,是新疆荒漠里特有的非地帶性森林類型,是保護(hù)南疆廣大綠洲農(nóng)牧業(yè)的天然屏障.保護(hù)、重建、恢復(fù)荒漠河岸林,對于維持流域生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性,提高流域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量,實現(xiàn)流域經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展具有重要意義.3.1網(wǎng)絡(luò)信息數(shù)據(jù)庫的建立現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,為植被監(jiān)測及人工更新創(chuàng)造了良好條件.一方面,可以通過RS對地觀測所提供的豐富信息,結(jié)合實際調(diào)查,編制反映荒漠河岸林及其生境的專題圖件,并在GIS支持下,建立荒漠河岸林信息數(shù)據(jù)庫,根據(jù)目的不同,賦以相關(guān)的環(huán)境信息資料,實現(xiàn)對荒漠河岸林的統(tǒng)計、分析、評價及管理;同時,還可以借助于GM(1,1),AHP,Markov等模型進(jìn)行系統(tǒng)模擬和趨勢預(yù)測.另一方面,人們可以通過生物工程、遺傳工程等技術(shù),對胡楊等珍稀瀕危物種進(jìn)行人工馴化及人工繁育.隨著人們對胡楊生物學(xué)、生理學(xué)、生態(tài)學(xué)及遺傳學(xué)特性的認(rèn)識以及科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,人們通過生物調(diào)控、環(huán)境調(diào)控和系統(tǒng)調(diào)控來實現(xiàn)胡楊生態(tài)系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展的能力會不斷得以發(fā)揮.3.2處理好水土資源開發(fā)與植被保護(hù)之間關(guān)系近10多年來,英巴扎地區(qū)荒漠河岸林的恢復(fù)與改善體現(xiàn)了各級政府及人民群眾環(huán)境保護(hù)意