基于植被-土壤界面过程的塔里木盆地天然胡杨林退化与恢复研究

Populus euphratica forest in Tarim Basin plays important role in improving local environment, protecting biodiversity and oasis agriculture. As the exploitation largely scale in Tarim Basin, the populus euphratica forest degraded seriously, caused a series of ecological environment problems, impeding the sustainable development of Xinjiang Uygur Autonomus Region. In this study, Based on the vegetation-soil interface processes in nature populus euphratica forest degradation and restoration, analyze the energy flow and nutrients recycle processes in the vegetation-soil interface, disclose the law of energy flow and nutrients recycle, clarify the coupled relation and regulated mechanism between energy flow and nutrients recycle, make clear the activate or restrain function on soil nutrients, microbe, reprodutivity bodies and nutrition bodies from energy flow and nutrients recycle, establish the dynamic relation between energy flow, nutrients recycle and the health of nature populus euphratica forest, build up the nutrition dynamic theory of nature populus euphratica forest degradation and restoration, bring up the integrated restoration technology system.

塔里木盆地天然胡杨林对于改善当地生态环境，保护生物多样性和绿洲农牧业生产方面具有重要作用。由于人类对塔里木盆地的大规模开发活动导致该地区天然胡杨林大规模衰退，产生一系列生态环境问题，严重制约了新疆，特别是新疆的南疆地区社会、经济、环境可持续发展。本项目以天然胡杨林退化与恢复过程中植被-土壤界面过程为切入点，深入分析天然胡杨林退化与恢复过程中植被-土壤界面的能量流动和养分循环过程，揭示天然胡杨林退化与恢复过程中植被-土壤界面能量流动、养分循环规律，阐明天然胡杨林退化与恢复过程中植被-土壤界面能量流动、养分循环及二者耦合作用的调控机制，明确能量流动、养分循环过程对土壤养分、微生物、繁殖体、营养体的活化或抑制作用，建立能量流动过程、养分循环过程与天然胡杨林健康的动态关系，初步建立天然胡杨林退化与恢复的营养动力学理论，并提出基于营养动力学机制天然胡杨林生态系统植被和土壤恢复的综合技术。

塔里木盆地天然胡杨林对于改善当地生态环境，保护生物多样性和绿洲农牧业生产方面具有重要作用。由于天然胡杨林大规模衰退，产生一系列生态环境问题，严重制约了区域可持续发展。本项目以天然胡杨林退化与恢复过程中植被-土壤界面过程为切入点，深入分析天然胡杨林退化与恢复过程中植被-土壤界面的能量流动和养分循环过程，揭示天然胡杨林退化与恢复过程中植被-土壤界面能量流动、养分循环规律，阐明天然胡杨林退化与恢复过程中植被-土壤界面能量流动、养分循环及二者耦合作用的调控机制，明确能量流动、养分循环过程对土壤养分、微生物、繁殖体、营养体的活化或抑制作用，建立能量流动过程、养分循环过程与天然胡杨林健康的动态关系，初步建立天然胡杨林退化与恢复的营养动力学理论，并提出基于营养动力学机制天然胡杨林生态系统植被和土壤恢复的综合技术。研究结果标明，胡杨种内竞争是导致植物群落结构与空间格局变化的主要动力之一，且在群落中，胡杨种内、种间竞争强度随着林木径级的增大而逐渐减小，种内竞争较种间竞争更剧烈。胡杨种内竞争强度明显大于种间竞争强度。表明种内自我调节作用力是胡杨群落优胜劣汰、自我更新、分配生态位及演化的主要动力。不同退化环境中在胡杨和灰杨混交林中，其比例有明显的变化，主要体现在随着退化程度增强，灰杨在乔木层中的比例有所下降，胡杨比重增大。林地严重衰退的情况下，胡杨已经不能生存，一些耐旱的灌木和草本则在一定程度上增加了物种多样性。影响群落物种多样性的主要因素为土壤速效钾，其次为土壤含盐量。最优回归表明，土壤含盐量对植物群落盖度影响最大，其次为有机质。表层碱解氮与群落香农威纳指数和均匀度都呈现显著正相关。不同退化胡杨群落土壤和根际微生物在种类、数量和多样性有较为明显的差异，但并不是线性递增或递减变化，反映出退化群落多样化变化的特征。