塔里木河下游胡楊徑向生長(zhǎng)與水文的響應(yīng)

劉海蘭++葉茂

摘 要：借助樹(shù)木水文學(xué)的方法，文章以對(duì)塔里木河下游主要建群植物胡楊年輪的生長(zhǎng)量變化進(jìn)行深入分析。結(jié)果顯示：（1）塔里木河下游生態(tài)輸水后，胡楊樣枝年輪生長(zhǎng)量變化明顯，說(shuō)明輸水對(duì)胡楊生長(zhǎng)量的影響是顯著的和積極的；并表現(xiàn)出明顯的時(shí)空動(dòng)態(tài)變化規(guī)律；（3）胡楊樣枝的中部和底部年輪徑向生長(zhǎng)量之間的相關(guān)性顯著，主枝頂部和側(cè)枝頂部以及主枝中部和側(cè)枝中部之間的相關(guān)性顯著；（4）隨著輸水時(shí)間的延續(xù)，樣枝胡楊主枝和側(cè)枝徑向生長(zhǎng)量呈上升趨勢(shì)；而且胡楊樣枝不同部位徑向生長(zhǎng)量年際變化規(guī)律呈上升趨勢(shì)，這充分說(shuō)明塔里木河下游實(shí)施的生態(tài)輸水工程對(duì)胡楊生長(zhǎng)量的影響是顯著的和積極的。

關(guān)鍵詞：塔里木河下游 生態(tài)輸水 胡楊年輪 胡楊生長(zhǎng)量

中圖分類號(hào)：S7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）05（a）-0119-02

樹(shù)木的生長(zhǎng)與立地環(huán)境密切相關(guān)并受氣候變化的影響，樹(shù)木年輪寬度作為反映氣候與環(huán)境變化的一個(gè)重要參數(shù)，在過(guò)去氣候環(huán)境研究中的重要性已被科學(xué)界廣泛認(rèn)可[2]。樹(shù)木年輪寬度可以反映樹(shù)木在外界環(huán)境影響下的生長(zhǎng)情況， 樹(shù)木通過(guò)在生長(zhǎng)輪寬度中產(chǎn)生變化來(lái)揭示樹(shù)木對(duì)水分有效性變化的響應(yīng)。[1-3]樹(shù)木年輪寬度的增加與溫度、降水、太陽(yáng)輻射、CO2濃度等氣候因子有著復(fù)雜的相關(guān)關(guān)系。[4]雖然樹(shù)木年輪分析的方法在很多領(lǐng)域的研究成果已得到廣泛的認(rèn)可，但是在類似塔里木河流域這樣一個(gè)脆弱的生態(tài)系統(tǒng)中，作為世界范圍少有的塔里木河下游生態(tài)輸水工程，其在水資源轉(zhuǎn)移和對(duì)沿河一定范圍內(nèi)植被群落的影響上都是顯著的。塔里木河下游卡爾達(dá)依地區(qū)最重要的建群植物是胡楊，該文就將對(duì)它的主枝和側(cè)枝相關(guān)性，生長(zhǎng)量如何變化進(jìn)行詳細(xì)探討。

1 區(qū)域概況

塔里木河下游是指從大西海子水庫(kù)至臺(tái)特馬湖，地理坐標(biāo)：東經(jīng)86°37′23″～88°30′00″，北緯39°24′08″～41°03′40″[6]。塔里木河下游的生態(tài)資源處于嚴(yán)重受損區(qū)，植被資源以疏林地和低覆蓋草地為主，整個(gè)植被總體呈嚴(yán)重衰退趨勢(shì)。如果不及時(shí)治理，環(huán)境惡化速度會(huì)越來(lái)越快，最終也很難實(shí)現(xiàn)塔里木河生態(tài)、保護(hù)綠色走廊的目標(biāo)。所以，應(yīng)急向大西海子水庫(kù)以下輸送一定的生態(tài)水量，對(duì)于提高河道兩岸地下水位，遏制生態(tài)劣變的趨勢(shì)，是十分重要的。

2 研究方法

2.1 胡楊樣品選擇

由于塔里木河下游長(zhǎng)期斷流，胡楊的樹(shù)干普遍空朽，無(wú)法解析或取樣測(cè)定樹(shù)干年輪，但胡楊的一級(jí)樣枝可以作為樹(shù)木生長(zhǎng)恢復(fù)和年輪分析研究的樣本[8]，因此，選取塔里木河下游三個(gè)斷面，共選取胡楊56棵，在每株胡楊樹(shù)冠不同部位（中部和底部）及截取樣枝，并對(duì)胡楊樣本和樣枝進(jìn)行編號(hào)。取樣的位置和樣木/枝數(shù)見(jiàn)表1。

2.2 樣品處理和數(shù)據(jù)獲取

將采集的樣枝基部截取1-2cm厚的圓盤3片，進(jìn)行打磨、拋光等預(yù)處理后將樣品掃描入計(jì)算機(jī)，利用AUTOCAD軟件對(duì)大量圖片進(jìn)行處理，繪制出樹(shù)木年輪的曲線。定年采用交叉定年法進(jìn)行（李江風(fēng)，2000）。用LINTAB樹(shù)木年輪分析儀器（分辨率0.001，德國(guó)）測(cè)量胡楊樣枝年輪寬度并處理數(shù)據(jù)。

2.3 數(shù)據(jù)處理方法

將測(cè)量數(shù)據(jù)通過(guò)Excel2003和SPSS160軟件進(jìn)行處理。將1992-1999年的胡楊主干徑向生長(zhǎng)量平均值看作是輸水前胡楊主干徑向生長(zhǎng)量，而2000-2008年胡楊主干徑向生長(zhǎng)量平均值看作是輸水后胡楊主干徑向生長(zhǎng)量。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同部位胡楊徑向生長(zhǎng)量年際變化

3.1.1 胡楊徑向生長(zhǎng)量中部年際變化規(guī)律

圖1是卡爾達(dá)依斷面E1樣地的胡楊年輪中部徑向生長(zhǎng)量變化曲線。E1樣地距離河道距離為50m。胡楊年輪徑向生長(zhǎng)量的中部和年際變化呈上升趨勢(shì)。2000年之前其徑向生長(zhǎng)量變化不大，主要在0.5～1.2范圍之間變化，從2000年開(kāi)始輸水，2000年-2003年之間其徑向生長(zhǎng)量呈上升趨勢(shì)，并在2003年達(dá)到最大值—3.10 mm，但2003年-2005年卻明顯呈下降趨勢(shì)，這很可能是由于當(dāng)時(shí)的氣候、人為干擾以及胡楊對(duì)輸水的一個(gè)響應(yīng)過(guò)程等因素造成的。

3.1.2 胡楊徑向生長(zhǎng)量底部年際變化規(guī)律

圖2是卡爾達(dá)依斷面E1樣地的胡楊年輪底部徑向生長(zhǎng)量變化曲線。E1樣地距離河道距離為50 m。從圖上看，胡楊年輪徑向生長(zhǎng)量的底部和年際變化呈上升趨勢(shì)。2000年之前其徑向生長(zhǎng)量變化不大，主要在0.5～0.8 mm范圍之間上下變化，從2000年-2003年其徑向生長(zhǎng)量呈上升趨勢(shì)，且2003年為最大值3.54 mm，明顯大于胡楊樣枝中部的生長(zhǎng)量，但2003年-2005年開(kāi)始呈下降趨勢(shì)，這變化規(guī)律和胡楊樣枝中部基本一致。這說(shuō)明胡楊樣枝中部和底部年輪徑向生長(zhǎng)對(duì)水的響應(yīng)具有一致性。

3.2 底部和中部關(guān)系

圖3是卡爾達(dá)依斷面E1樣地的胡楊年輪中部和底部徑向生長(zhǎng)量變化曲線。E1樣地距離河道距離為50 m。為了探討兩者定量關(guān)系如何，將喀爾達(dá)依斷面E1樣地的胡楊樣枝的年輪中部和底部數(shù)據(jù)做圖分析，從圖上看，胡楊年輪的中部和底部的年際變化趨勢(shì)保持較好的一致性，可以看出胡楊年輪中部和底部相關(guān)性強(qiáng)。（圖3）胡楊年輪中部和底部的相關(guān)方程可表示為Y=1.1839X-0.4194，R=0.8727；其中X表示胡楊年輪的徑向生長(zhǎng)量（中部）；Y表示胡楊年輪的徑向生長(zhǎng)量（底部）。

3.3 主枝與側(cè)枝關(guān)系

圖4是卡爾達(dá)依斷面E4樣地的胡楊年輪主枝頂部和側(cè)枝頂部徑向生長(zhǎng)量變化曲線。E4樣地距離河道距離為500 m。（圖4）胡楊年輪主枝頂部和側(cè)枝頂部的相關(guān)方程可表示為Y=1.4445X-0.2201，R=0.8147；其中X表示胡楊年輪的徑向生長(zhǎng)量（主枝頂部）；Y表示胡楊年輪的徑向生長(zhǎng)量（側(cè)枝頂部）。從圖上可以看出樣枝主枝和側(cè)枝年輪生長(zhǎng)量相關(guān)性也很強(qiáng)。endprint

4 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)上述分析研究，可以總結(jié)出以下3方面：

（1）塔里木河下游生態(tài)輸水前后（2000年開(kāi)始輸水），胡楊樣枝年輪生長(zhǎng)量變化明顯。胡楊年輪的主枝和側(cè)枝的年際變化趨勢(shì)保持較好的一致性，而且輸水胡楊年輪生長(zhǎng)量較高，這充分說(shuō)明塔里木河下游實(shí)施的生態(tài)輸水工程對(duì)胡楊生的長(zhǎng)量有較為顯著的影響。

（2）開(kāi)始輸水時(shí)（2000年開(kāi)始輸水）， 隨著輸水次數(shù)的增加，胡楊年輪生長(zhǎng)量也隨之增加，這充分證明輸水對(duì)胡楊樣枝年輪生長(zhǎng)量也有較為明顯的作用。在近5年生態(tài)輸水過(guò)程中，2001年、2002年和2003年輸水水量很大，而且輸水水量逐年增加，胡楊年輪生長(zhǎng)量也隨之增加，2003年達(dá)到最大值。

（3）樣枝胡楊年輪中部和底部徑向生長(zhǎng)量從2000后明顯呈上升趨勢(shì)，2003年達(dá)到最大值，并且2003年之前胡楊年輪中部徑向生長(zhǎng)量大于底部徑向生長(zhǎng)量，2003年之后胡楊年輪中部徑向生長(zhǎng)量小于底部徑向生長(zhǎng)量。這表明胡楊樣枝年輪生長(zhǎng)量的時(shí)空差異具有復(fù)雜性和突變性，可能與當(dāng)?shù)氐牡匦巍夂虻扔嘘P(guān)。

參考文獻(xiàn)

[1] 鄧銘江.塔里木河下游應(yīng)急輸水的水生態(tài)環(huán)境響應(yīng)[J].水科學(xué)進(jìn)展，2005（4）：113-118.

[2] 阮曉，王強(qiáng)，陳亞寧，等.塔里木河流域荒漠河岸植物對(duì)應(yīng)急輸水的生理響應(yīng)[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2005（8）：138-145.

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[4] 徐海量，宋郁東，陳亞寧.塔里木河中下游地區(qū)不同地下水位對(duì)植被的影響[J].植物生態(tài)學(xué)報(bào)，2004（3）：119-124.

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[7] 吐?tīng)栠d·哈斯木，瓦哈甫·哈力克，艾力克木·哈德?tīng)枺?塔里木河下游生態(tài)輸水前后生態(tài)與環(huán)境的動(dòng)態(tài)變化研究[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境，2007（4）：44-49.

[8] 郭英杰，許英勤，馬彥華.新疆塔里木河下游應(yīng)急輸水的生態(tài)效益[J].干旱區(qū)地理，2002，（3）：46-49.

[9] 孫濤，李紀(jì)人，杜龍江.塔里木河下游應(yīng)急輸水前后生態(tài)變化遙感監(jiān)測(cè)分析[J].中國(guó)水利水電科學(xué)研究院學(xué)報(bào)，2004，2（3）：179-183.

[10] 李江風(fēng)，袁玉江，由希堯.樹(shù)木年輪水文學(xué)研究與應(yīng)用[M].北京：科學(xué)出版社， 2000：1-8.endprint

4 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)上述分析研究，可以總結(jié)出以下3方面：

（1）塔里木河下游生態(tài)輸水前后（2000年開(kāi)始輸水），胡楊樣枝年輪生長(zhǎng)量變化明顯。胡楊年輪的主枝和側(cè)枝的年際變化趨勢(shì)保持較好的一致性，而且輸水胡楊年輪生長(zhǎng)量較高，這充分說(shuō)明塔里木河下游實(shí)施的生態(tài)輸水工程對(duì)胡楊生的長(zhǎng)量有較為顯著的影響。

（2）開(kāi)始輸水時(shí)（2000年開(kāi)始輸水）， 隨著輸水次數(shù)的增加，胡楊年輪生長(zhǎng)量也隨之增加，這充分證明輸水對(duì)胡楊樣枝年輪生長(zhǎng)量也有較為明顯的作用。在近5年生態(tài)輸水過(guò)程中，2001年、2002年和2003年輸水水量很大，而且輸水水量逐年增加，胡楊年輪生長(zhǎng)量也隨之增加，2003年達(dá)到最大值。

（3）樣枝胡楊年輪中部和底部徑向生長(zhǎng)量從2000后明顯呈上升趨勢(shì)，2003年達(dá)到最大值，并且2003年之前胡楊年輪中部徑向生長(zhǎng)量大于底部徑向生長(zhǎng)量，2003年之后胡楊年輪中部徑向生長(zhǎng)量小于底部徑向生長(zhǎng)量。這表明胡楊樣枝年輪生長(zhǎng)量的時(shí)空差異具有復(fù)雜性和突變性，可能與當(dāng)?shù)氐牡匦?、氣候等有關(guān)。

參考文獻(xiàn)

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4 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)上述分析研究，可以總結(jié)出以下3方面：

（1）塔里木河下游生態(tài)輸水前后（2000年開(kāi)始輸水），胡楊樣枝年輪生長(zhǎng)量變化明顯。胡楊年輪的主枝和側(cè)枝的年際變化趨勢(shì)保持較好的一致性，而且輸水胡楊年輪生長(zhǎng)量較高，這充分說(shuō)明塔里木河下游實(shí)施的生態(tài)輸水工程對(duì)胡楊生的長(zhǎng)量有較為顯著的影響。

（2）開(kāi)始輸水時(shí)（2000年開(kāi)始輸水）， 隨著輸水次數(shù)的增加，胡楊年輪生長(zhǎng)量也隨之增加，這充分證明輸水對(duì)胡楊樣枝年輪生長(zhǎng)量也有較為明顯的作用。在近5年生態(tài)輸水過(guò)程中，2001年、2002年和2003年輸水水量很大，而且輸水水量逐年增加，胡楊年輪生長(zhǎng)量也隨之增加，2003年達(dá)到最大值。

（3）樣枝胡楊年輪中部和底部徑向生長(zhǎng)量從2000后明顯呈上升趨勢(shì)，2003年達(dá)到最大值，并且2003年之前胡楊年輪中部徑向生長(zhǎng)量大于底部徑向生長(zhǎng)量，2003年之后胡楊年輪中部徑向生長(zhǎng)量小于底部徑向生長(zhǎng)量。這表明胡楊樣枝年輪生長(zhǎng)量的時(shí)空差異具有復(fù)雜性和突變性，可能與當(dāng)?shù)氐牡匦?、氣候等有關(guān)。

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[8] 郭英杰，許英勤，馬彥華.新疆塔里木河下游應(yīng)急輸水的生態(tài)效益[J].干旱區(qū)地理，2002，（3）：46-49.

[9] 孫濤，李紀(jì)人，杜龍江.塔里木河下游應(yīng)急輸水前后生態(tài)變化遙感監(jiān)測(cè)分析[J].中國(guó)水利水電科學(xué)研究院學(xué)報(bào)，2004，2（3）：179-183.

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