塔里木河下游绿色走廊的维护

塔里木河下游绿色走廊不仅具有独特的荒漠自然景观,而且是一条重要的通道。由于人类经济活动对维护生态环境的重要性认识不足,目前这条绿色走廊的生态环境正处在劣变之中,亟待规划整治。     

塔里木河下游绿色走廊的沙漠化及其防治

塔里木河是我国最长的内陆河流。它的下游始自尉力县卡拉, 终止于台特马湖南岸。整个下游段河长472公里。塔河下游流经地区, 东有库鲁克库姆流动沙漠, 沙丘主体高10-20米; 西有塔克拉玛干流动沙漠, 沙丘主体高30-80米以上。     

塔里木河下游绿色走廊生态输水对沙漠化逆转的影响

自2000年起实施向塔里木河下游应急生态输水以来,通过修建从博斯腾湖引水的第二输水系统和上、中游综合治理与灌区节水改造,5 a累计从大西海子水库输水17\^64亿m3,沿河自上至下改善生态面积达800 km2,补给地下水11亿m3,实现了下游河道季节流水和尾闾的积水,并使地下水位回升,初步恢复了塔里木河下游水流系统。这是下游绿色走廊在极端干旱荒漠生态系统中维持稳定的重要因子,为使其充分发挥生态功能,还需期待绿色走廊的生态植被复苏和扩展,为此,仍需每年继续输水,才能直接发挥防沙治沙效益。     

塔里木河下游地下水变化动态分析

由十塔里木河下游地下水位不断下降,而来水量却连年减少,与20世纪50年代相比平均下降了4～6m。随着大面积发展灌溉农业,排水洗盐改良土壤进程加快,相应地排入塔里木河的咸水也大大增加,塔河下游地下水水质也发生相应的变化。通过对塔里木河下游地下水变化动态以及来水量、农业灌溉对地下水的分析,也对沙漠化发展和分布对地下水的响应关系进行了探讨。     

塔里木河下游生态需水估算

量化生态需水是流域水权分配的重要依据。以塔里木河下游大西海子水库至尾闾台特玛湖段为研究区,借助湿周法计算了该段河道内最小生态需水量,并基于2009年和2010年河段地下水分布特征,计算沿线河道两岸各1 km范围地下水恢复至目标埋深(5～4 m)的地下水恢复量,采用潜水蒸发法和面积定额法估算了沿线天然植被生态需水量。结果表明：（1）塔里木河下游大西海子-台特玛湖河道内年最小生态需水量为1.455×108 m3;（2）以5年为恢复期限,确定该河段地下水埋深恢复至5～4 m的年恢复需水量为0.608×108～1.466×108 m3;（3）取潜水蒸发法和面积定额法计算结果均值,确定研究区天然植被生态需水量为1.042×108 m3;（4）综合考虑,塔里木河下游大西海子-台特玛湖年生态需水总量为3.105×108～3.963×108 m3。     

塔里木河下游居民沙漠化认知

居民的沙漠化认知直接影响着居民行为,正确的居民沙漠化认知有助于公众参与沙漠化防治。以问卷和访谈的方式对新疆塔里木河下游当地居民的土地沙漠化认知进行调查。结果表明：当地居民对沙漠化变化和沙漠化成因有较清楚认知,但受活动范围影响存在一定局限性;对沙漠化治理措施认识较为全面,认为政府和社会所有成员是沙漠化治理的主体,部分居民愿意承担部分治理费用;沙漠化信息获取的途径较单一,主要来源于广播电视。提出推动当地居民参与沙漠化治理3条建议：关注绿洲内部沙漠化,研究适合的沙漠化治理物权,建立立体交叉的沙漠化信息传播网。     

塔里木河下游沙漠化特征及其发展趋势

近年来,由于塔里木河中上游截流,造成下游长期断水,生态环境的劣变导致沙漠化的迅速发展,并日趋严重。因而引起有关方面的极大关注,保护和恢复绿色走廊已被提到议事日程。一些研究者^[1-8],从不同的角度,对绿色走廊的现状与未来进行了广泛有益的讨论。本文根据有关的资料,着重从风沙活动规律与活动强度方面,讨论塔里木河下游绿色走廊沙漠化的现状及其发展变化特征。结果表明;细沙和粉细沙是该地地表物质的主要组成部分(约占95%以上),在极端干旱的气候条件下,特别是在河流长期断流以及人为地强烈破坏天然植被之后,风沙活动的频率和强度均有较大程度的增加,已经成为严重的沙漠化地区,应该尽快地采取有效的防护措施。从沙丘移动速度的计算值(1米高的单个新月形沙丘移速为7.74米/年)来看,在近期甚至在一个相当长的时期内,还不致由于库鲁克库姆沙漠的移动而导致绿色走廊的覆灭,重演古楼兰的历史。目前由于沙漠化而造成直接危害地段(如阿拉干等)只是绿色走廊的几个缺口,而大部分地段上的天然植被仍能有效地起到防风固沙作用。因此,保护现有的天然植被是控制沙漠化发展的关键,合理解决塔里木河全流域用水,调整农、林、牧业生产比例,是恢复绿色走廊生态平衡的有效途径。     

塔里木河下游输水与生态保育

从2000年5月至2002年7月塔里木河向下游4次输水所引起的地表植被的变化来看,生态输水后,植被响应明显,在距离河道150m范围内,草本植被重新萌发,种类也明显增加,乔灌木植被反应更加明显,出现了胡杨实生苗。在150～350m范围内,地下水没有达到草本植被生长所需要的水位,灌木和胡杨林对这一水位反应明显。在350～750m范围内,地下水位一般抬升1～3m,只能满足成年胡杨和个别种的柽柳生长,个别洼地可以发现零星的草本植被。到750m以后,与输水前的植被几乎没有变化。因此,可以认为750m是塔里木河下游生态输水的最大影响宽度。     

塔里木河下游胡杨林根系吸水模型

以塔里木河下游河岸带生长良好具有代表性的胡杨为供试植被,利用土壤水分特征曲线的分形结合胡杨根系分布函数的方法,对根区土壤水分和根长根系吸水关系进行了研究,确定了土壤水分特征曲线和非饱和土壤导水率。根据干旱区胡杨根系分布特征建立了干旱区胡杨二维根长密度函数。所建根长密度函数在根层近地表处服从抛物面分布,而在根层下部服从指数面分布,并基于二维改进的Feddes模型,建立了胡杨根系吸水的二维数学模型。结果表明,春季、夏季、秋季、冬季实验区胡杨根区土壤水分模拟值与实测值的平均误差依次分别为4.0%、7.2%、5.9%、4.9%,均低于10%,得到了较好的模拟效果。这进一步提升了干旱区植物根系吸水模型的模拟精度,为干旱区自然植被耗水量的计算提供了新的方法和科学依据。因此,该二维模型在干旱区植物耗水计算中具有广泛的应用价值和现实意义。     

塔里木河下游胡杨树干液流特征研究

以2005年5月至9月胡杨（Populus euphratica)树干液流及相关环境因子的实测数据,对塔里木河下游胡杨树干液流特征及其与环境因子的关系进行了分析。研究表明,胡杨树干液流的日变化表现为昼夜区别明显,7:30左右,液流开始启动,然后迅速上升,在10:30左右达到峰值,并在小幅度波动中维持到下午20:00左右。夜间,胡杨树干液流较弱。对不同月份典型天胡杨树干液流的实验分析表明,胡杨在5月初液流比较弱,5月中下旬液流逐渐增强,6月增强到较高的水平。7—9月胡杨液流都很强劲,其中9月典型天的液流最为强劲,胡杨树干液流季节变化与胡杨物候密切相关。分析胡杨树干液流与环境因子关系结果显示,胡杨树干液流和气象因子的关系密切,Pearson相关分析表明,胡杨液流流量和气象因子的相关性大小依次为光合有效辐射(PAR)>相对湿度(H)>气温(Ta)>风速(S)。     

新疆塔里木河下游应急输水的生态效益

2000年5月中旬至7月中旬向塔里木河下游断流河段应急输水，历时60天，输水2亿m^3，其后对进水河段分5个断面考察了沿岸植被的生长发育、恢复状况、草本植物地表生物量，根系的分布与数量、植被的分布特点、土壤状况及地下水分布等，通过比较分析，初步结论如下：1、断流河道应急输水对沿岸植被恢复作用显著，其中草本植物效果明显，灌木次之，乔木较差；2、非风积土壤效果更佳；3、应急输水加人工保护与更新则效果更好。     

塔里木河下游地下水位对植被的影响

对塔里木河下游断流河道2000~2002年9个地下水监测断面和18个植被样地的实地监测资料分析表明,地下水埋深对天然植被的组成、分布及长势有直接关系。地下水位的不断下降和土壤含水率大大丧失是引起塔里木河下游植被退化的主导因子。塔里木河下游的四次输水对其下游地下水位抬升起到了积极作用,河道附近地下水位呈逐级抬升过程,横向影响范围达1000 m左右,纵向上,表现为上段地下水抬升幅度较大 (达84%),下段抬升幅度较小 (6%)。随着地下水位的抬升,天然植被的响应范围由第一次输水后的200~250 m,扩展到第四次输水的800 m。     

塔里木河下游荒漠生态系统退化机制分析

近几十年来,塔里木河下游河道断流,地下水水位剧烈下降,天然植被衰退,土地的沙质荒漠化问题十分严峻。通过对下游退化荒漠生态系统的脆弱性和不稳定性以及干扰体驱动力的分析,阐述了该系统退化的机制,并在此基础上,提出了退化荒漠生态系统的恢复对策。系统的内在脆弱性特征决定了其抗干扰的能力差,退化后恢复的弹性小;强烈的人为干扰体是系统退化的重要驱动力。下游荒漠生态系统的退化是系统内在特性和外在干扰体综合作用的结果。在干旱区严酷的生态环境下,荒漠生态系统的人为干扰结果值得重视。2000年5月以来的塔里木河下游生态输水,使系统的退化形式得到了一定程度的遏制,但系统的恢复是有限的。植被的恢复,必须遵循干旱区植物的生态学性质,密切结合植物发生所需的环境条件,特别是干旱区植被分布格局与地下水的关系。     

塔里木河下游生态响应遥感监测研究

以生态应急输水为背景,分析总结了应急输水重大工程实施以来,塔里木河下游生态响应监测诊断研究成果,并利用遥感、GIS等空间信息技术,以2000年7月、2002年7月、2004年7月为研究时段,分别选取三个时相的CEBERS-1CCD遥感影像作为研究数据,对塔里木河下游生态响应进行遥感监测分析。首先,对三个时相的CBERS-1CCD数据进行几何校正、配准、拼接和切割等处理;然后以研究区NDVI数据值域分布为基础,并结合研究区8个样区的实地调查结果,研究建立NDVI分级标准体系;其次,按照建立的NDVI等级标准体系,分别提取研究区三个时相不同等级的NDVI值,并提取相应的土地面积;最后,计算求得研究区三个时相不同等级NDVI所对应土地面积的转化矩阵,并结合研究区生态应急输水背景,通过分析NDVI等级转化情况,揭示研究区生态变化趋势和规律。研究结果显示:2000-2004年期间,研究区植被状况好、较好、一般的土地面积分别增加906.39 km2、593.67 km2、384.13 km2,植被状况较差、差的土地面积分别增加了192.54 km2、348.03 km2。结果表明:遥感技术可以为塔里木河应急输水对塔里木河...     

塔里木河下游丛枝菌根植物的侵染

通过对塔里木河下游自然和人工植物群落中的15种主要建群种植物根系菌根的定殖状况的调查及对菌根侵染部位、菌根中的泡囊、丛枝和菌丝的观察,其结果显示:其中11种植物可被AM真菌侵染,占所调查植物种总数的73.33%,野生乡土植物表现出较高的菌根侵染率和侵染强度,其中有84.62%的植物为菌根植物,且乔木、多年生草本和灌木类植物全部为菌根植物,一年生草本植物未见AM真菌侵染;人工引入种蓼科的泡果沙拐枣(Calligonum junceum)和藜科的梭梭柴(Haloxylon ammodendron)均未见有AM真菌侵染。丛枝菌根真菌侵染率、侵染强度与植物所属的科属关系较密切,也与真菌群落所处时空环境及土壤深度有关。     

塔里木河下游荒漠化过程土壤种子库特征

沿塔里木河下游荒漠河岸林,选择了荒漠化程度依次加重的5个断面,进行了土壤种子库野外萌发试验。结果表明:①在中度荒漠化区土壤种子库的物种相对丰富(11种),密度较高(892.6粒\5m-2);随着荒漠化程度的加剧,土壤种子库物种丰富度、总密度以及多样性指数呈现出明显下降的趋势;②与重度荒漠化区和中度荒漠化区相比,极度荒漠化区土壤种子库中的多年生草本和灌木密度占总密度的百分比有所增加,一年生草本百分比明显降低;③不同荒漠化程度对种子库密度的垂直分布影响不大,70%以上的种子集中在土壤表层0～2 cm深度。综合来看,随着荒漠化程度的加剧,土壤种子库的恢复潜力有所下降。     

新疆塔里木河下游植物群落逆向演替分析

通过对塔里木河中下游沿河植物群落的调查分析及地下水位下降对地表植被生态过程影响的研究，探讨塔里木河下游近几十年来植被的逆向演替过程，并划分出不同的演替阶段。根据草、灌、乔植被对地下水位具有不同的适应能力，塔里木河下游植物群落退化顺序也不相同，首先是草本退化，其次是灌木退化，再者是乔木退化。经调查分析表明，塔里木河下游植物群落的逆向演替顺序为：矫灌草群落阶段→乔灌群落阶段→乔木或灌木少阶段，在逆向演替过程中，各阶段有规律地进行，群落结构特征、种类组成也都发生了明显的变化。     

塔里木河下游物种多样性恢复速率分析

通过塔里木河下游生态输水后植物群落及其环境因子的系统取样调查,采用β多样性指数,从时空维上分析了生境差异与物种的恢复速率差异.结果表明:物种多样性差异与环境水分条件有着密切的关系,在地下水埋深小于5 m时,物种恢复速率的发生率达100%,而在地下水埋深大干5 m时;多样性恢复的率达46%.生境异质性较高的群落,水分条件较好,其物种恢复速率相对较高,表现为河边低地、地表未起沙生境与人工灌溉生境具有较高的物种恢复速率.生态恢复过程中,人类的干预对局部生境中物种多样性恢复产生了一定的影响,但物种替代速率与恢复速率的大小最终决定于水分条件的可利用性与环境劣变程度.     

塔里木河下游生态保护目标和措施

针对2000-2009年塔里木河下游10次生态输水后生态环境的变化情况,提出新的生态保护目标：在距河500 m以内以胡杨(Populus euphratica)为主的重点保护带,地下水埋深保持在≤4 m,植被总盖度达到0.4~0.5;500~1 000 m为基本保护带,以柽柳(Tamarix spp.)为主,地下水埋深为4~6 m,植被总覆盖度达到0.3以上;＞1 000 m为一般保护带,随着输水累积量增加,地下水埋深达到6~8 m,使现有植被不再退化;沿河两岸1 000 m的植被保护恢复总面积应达到1 028 km2;用水均衡法和潜水蒸散法重新估算的大西海子的下泄水量为2.3×108 m3 ,比原规划减少了1.2×108 m3 ,其中2.0×108 m3为维护生态所用,另外还有0.15×108~0.3×108 m3为向台特玛湖输水的水量;应保持输水连续性,大西海子以下年泄水量不小于0.36×108 m3;为了保证向下游输水,必须加强水资源调控,通过整治源流,使到达干流的水量为44.2×108 m3 ,干流严禁开荒,加强对防护堤修建后生态环境变化的监测,下游采用漫溢漂种增加植被面积。     

塔里木河下游生态输水效益的民意调查

生态保护与环境整治是塔里木河下游生态输水工程的主要目标,因此输水能否起到改善环境和推动地方经济的发展是社会各界所关注的一个热点问题。本文采用问卷调查的方法,试图真实反映生态输水工程的社会效益。结果表明:(1) 90%以上常年生活在当地的被调查者,感受到生态输水对其本人以及其生活的环境的积极影响,因此希望继续输水的人数超过82%。(2)超过76%的家庭年收入在输水后得到不同程度的增加,表明输水后环境的变化对当地经济起到了一定的促进作用。(3)从当地居民对输水工程的继续开展的支付意愿看,70%以上的居民都表现出愿意出劳动力的强烈愿望;愿意出钱的比例为15%,两者都愿意支付的比例为6%左右。这一方面说明当地居民对继续输水的强烈渴望,也说明恢复环境的支付意愿是与当地的经济发展水平和个人生活水平紧密联系的。(4)从居民对环境变化明显程度的选项看,输水前后生态环境变化的明显程度依次为:风沙强度减弱﹥风沙次数减少﹥树草长势好转﹥野生动物增多﹥树草数量增加,这与环境监测的结果基本一致。总之,生态输水对当地居民生活和生态环境产生了很大影响,塔里木河下游生态输水的社会效益显著。