胡杨、灰胡杨种群结构与空间格局形成的生态过程和水盐生态阈值研究

胡杨、灰胡杨是维护塔里木荒漠生态系统稳定的关键种和保障绿洲发展的天然屏障，而地下水是影响植被生长与衰败的关键因素。本项目以塔里木河上游胡杨、灰胡杨种群为研究对象，沿塔里木河流向与垂直河岸设置调查样区并打观测井，采用《陆地生物群落调查观测与分析》中的植物群落调查方法，定位观测、室内分析及生态模拟相结合，研究胡杨、灰胡杨种群结构、数量与空间格局动态及空间关联；资源利用格局与生态位特征；种群动态机制、种群生物生态特征与地下水、土壤盐分的关系及水盐生态阈值等内容，阐明上游胡杨、灰胡杨种群结构与空间格局动态的形成机制及种群生存的水盐生态过程；揭示种群对水盐环境的生态响应与资源利用格局的差异及制约种群生存发展的限制因素，确定种群生存的水盐生态阈值，为塔里木荒漠植被生态需水阈值、流域"三水"合理配置、天然胡杨林保护与生态保育、退化植被恢复与重建等提供科学的理论依据。

胡杨、灰胡杨是维护塔里木荒漠生态系统稳定的关键种和保障绿洲发展的天然屏障, 而地下水是影响植被生长与衰败的关键因素。目前，关于上游优势种群动态的生态过程与水盐阈值研究尚未见系统报道。本课题经过3年科学研究，获得大量科学数据，顺利完成了预期目标，取得了预期的研究成果。. 本课题创新点在于首次发现或揭示了：1）研究荒漠河岸林乔木种间竞争的最佳邻体干扰范围为6m和荒漠群落空间分布的格局规模大小为5m×5m及优势种群在胸径达到20cm之前进行适当的人工疏伐。2）优势种群结构与长势、死亡率沿水分梯度趋向衰退、衰弱和高死亡率发展，优势种群冠幅可作为表征地下水位变化的直观指标。3）优势种群空间分布格局随发育进程与水分梯度从幼树→大树总体上是从集群→随机分布，空间格局扩散趋势则是群落受到长时间干旱胁迫后极度退化表现。4）优势种群种间竞争大于种内竞争，并与其它主要灌草存在激烈竞争，灰胡杨种内竞争大于胡杨。影响种群数量与分布格局的主要因素为水分，其次为土壤有机质。水分与物种竞争是优势种群结构与空间格局动态及分异格局形成的驱动力；5）塔河上游中、下段胡杨种群为增长型，上段及不同生境种群为衰退型；灰胡杨种群为衰退型，随河流走向种群趋于衰退并逐渐消失。种群自疏指数接近-3/2，2树种均属于前期薄弱，后期衰退濒危植物种群，灰胡杨衰退程度高于胡杨。时间序列预测种群趋于加速衰退。地下水位（土壤水分）下降是导致优势种群更新困难与衰退的关键因子。未来保持适当的人工辅助恢复措施和加强保护现有植株及其生境是保持优势种群自然更新和恢复的关键。6）林隙密度约为62.5个/公顷,林隙形成速率为1.30个/公顷/年。立枯与折干死亡为林隙形成的主要方式，地下水位下降是大林隙形成与种群衰败的动力；7）低浓度土盐对种子萌发促进而高浓度抑制，灰胡杨耐盐能力强于胡杨，萌发忍耐阈值为1.2%，早期低盐条件是2树种幼苗建立的关键。8）上游植被恢复优以自然力恢复为主、人工建植为辅；营林优选胡杨为造林树种，次为灰胡杨，胡杨、灰胡杨林地土壤含水量分别控制在田间持水量的45-50%、60-65%为宜。9）上游优势种群正常生长的合理地下水位＜4m，衰败的临界地下水位为5.5 m，此可作为流域植被恢复与生态输水的理论依据。保持合理的生态水位则是维持荒漠河岸林生态系统稳定的有效途径。