全 文 ：植物学通报Chinese Bulletin of Botany 2008, 25 (6): 728-733, w w w .chinbullbotany.com
收稿日期: 2007-11-12; 接受日期: 2008-04-23
基金项目: 国家自然科学基金(No. 30760050)、新疆绿洲生态重点实验室开放课题基金(No. XJDX0201-2007-05)、德国KlausTschira
基金会EV ASTar项目(No. 00.062.2004)和新疆塔里木河流域管理局资助项目(No. 30423)
* 通讯作者。E-mail: halik@x ju.edu.cn
.实验简报.
塔里木河下游胡杨林胸径结构及林木分布特征
王金山 1, 2, 4, 哈力克·玉米提 1, 2 *, Bernd Cyffka3, 吾斯曼·库尔班 4 , 彭树宏 1
1新疆大学资源与环境科学学院, 乌鲁木齐 830046; 2新疆绿洲生态重点实验室, 乌鲁木齐 830046
3德国埃希施塔特 - 因戈尔施塔特大学地理系, 埃希施塔特 85071; 4新疆塔里木河流域管理局, 库尔勒 841000
摘要 采用“面”上宏观调查与“点”上典型研究相结合, 集中对塔里木河下游阿拉干断面100 hm 2的胡杨(Populus euphratica)
林木分布与胸径结构进行了调查。结果发现, 在距河道0-20 m的范围内, 胸径为0-4 cm的幼龄胡杨占最多, 达到13.24%。
以后随着离河道距离的增加, 幼龄胡杨所占比例逐渐减小。胸径分布范围简单, 胸径为16-36 cm的林木株数在胡杨林中所
占的比例最多。另外, 随着离河道距离的增加, 胸径在48 cm以上的过熟林和衰老林的比例逐渐增多。距河道0-200 m的范
围内, 胡杨分布占整个胡杨林的80%以上。其中以疏失度为0-50%的长势较好的胡杨为主。在200-400 m的范围内, 疏失
度为50%-75%的长势较差的过熟林和衰老林的比例开始增多。距河道400 m以上, 胡杨密度开始急剧下降, 胡杨株数所占
的比例几乎下降到5%以下。
关键词 胸径结构, 胡杨, 塔里木河, 林木分布
王金山 , 哈力克·玉米提 , Be rnd Cyffka, 吾斯曼·库尔班 , 彭树宏 (2008) . 塔里木河下游胡杨林胸径结构及林木分布特征. 植物
学通报 25, 728-733.
塔里木河地处中国西部干旱区——新疆, 是中国最
长的内陆河, 干流全长 1 321 km。塔里木河流域具有
自然资源丰富和生态环境脆弱双重特点(宋郁东等,
2000 )。
胡杨(Populus euphratica)是我国干旱区内陆河流域
唯一的成林树种, 集中分布在塔里木河两岸, 占我国胡杨
林总面积的 90% 以上(黄培佑, 2002), 它对稳定该流域
的生态平衡、防风固沙、调节绿洲气候和形成肥沃的
森林土壤具有十分重要的作用, 是农牧业发展的天然屏
障(林善枝和张志毅, 2001)。近 50年来, 在以水资源开
发利用为核心的高强度人类经济和社会活动的作用下,
以胡杨林为主体的荒漠稀疏植被受到严重破坏, 加剧了
其沙漠化过程的发展, 塔里木河流域自然生态过程发生
了显著变化, 特别是在下游地区生态环境出现了严重退
化 (刘晏良, 2000)。自从 2000年对塔里木河下游进行
8次应急生态输水以来, 输水河道两侧植被, 特别是该区
建群树种胡杨均得到不同程度的恢复, 下游生态环境也
有所改善。国内外对塔里木河流域胡杨林受损后生态
系统的恢复进行了大量的研究工作(刘加珍和陈亚宁,
2002; 徐海量等, 2003; 李霞等, 2006; Halik et al. , 2006;
Kleinschmit, 2006; Hoppe et al. , 2006; Thevs, 2007)。
但是, 关于生态输水后胡杨林的胸径结构及其空间分布
特征的定量研究却尚未见报道。本研究在取得 2005
年、2006年和 2007年的实地调查数据的基础上, 通过
对胡杨林胸径结构的特征分析, 揭示了不同胸径类型的
胡杨在河道上的横向分布规律以及地下水的变化所引起
的胡杨空间分布变化规律, 以期为塔里木河流域生态恢
复的定量评估提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 研究区概况
塔里木河下游河段是指从新疆尉犁县的卡拉至若羌县的
台特玛湖, 全长 428 km(图 1), 地处塔克拉玛干与库鲁
729王金山等: 塔里木河下游胡杨林胸径结构及林木分布特征
克两大沙漠之间。该区位于东经 86°3214-88°5712,
北纬 39°2513-41°0236, 呈东南走向的狭长条状, 属
大陆性暖温带、干旱沙漠性气候, 生态环境极为脆弱。
该区年降水量在17.4-42.0 mm之间, 气候干燥, 多
大风天气, 是我国最干旱的地区之一。自 1970年以来,
由于河水断流, 加之缺乏地表水的补给, 地下水位大幅度
下降, 由地下水系维持的天然植被遭到严重破坏, 塔里木
河下游的主要建群种——胡杨(Populus euphratica)也大
面积衰败, 林间沙地开始活化。
在植被类型上, 塔里木河下游沿河分布着荒漠河岸
植被, 局部地段有盐生荒漠植被发育, 种类贫乏且结构单
纯。代表性的植物有胡杨、沙枣(Elaeagnus angust-
ifol ia)、多枝柽柳(Tamarix ramosiss ima)、刚毛柽柳
(Tamar ix his pida)、细穗柽柳(Tamar ix l ept os t a-
chys )、黑刺(Lys ium ruthenicum)、铃铛刺(Halimod-
endron halodendron)、盐穗木(Halostachys casp-
ica)、花花柴(Karelina caspica)、芦苇(Phragmites
communis )、罗布麻(Poacynum hendersonii)、骆驼
刺(A l hag i s pa rs i f ol i a )、胀果甘草(G l yc yr rh i z a
inflata)、蓼子朴(Inula salsoloides )和河西菊(Hexinia
polydichotoma)等, 构成了由乔木、灌木和草本所组成
的干旱区河岸稀疏植物群落。其中, 研究区内的乔木主
要是胡杨和沙枣, 灌木主要有多种柽柳、铃铛刺和黑刺
等, 草本植物主要有芦苇、胀果甘草、罗布麻和骆驼
刺等(徐海亮等, 2004; 杨戈和郭永平, 2004; Halik et al.,
2006 )。
项目靶区阿拉干位于塔里木河下游的中下游河段,
地理坐标为 88°2128 E, 40°0850 N。下游河段的两
条支流——老塔河和齐文阔尔河在此处交汇。同时, 塔
里木河流域管理局在此处设置了 6个地下水动态变化长
期监测井, 为本研究提供了详细的地下水资料。因此,
生态输水后的胡杨林响应特征具有代表性。
1.2 数据来源与研究方法
在塔里木河下游的阿拉干断面设立 1个面积为100 hm2
的胡杨长势长期监测样地(由 100个100 m× 100 m的
样方组成)。以离河岸距离为标准将监测样地分成 11个
固定样带, 分别为 0-20 m、20-50 m、50-100 m、
100-200 m、200-300 m、300-400 m、400-500
m、500-600 m、600-800 m、800-1 000 m 和
1 000 m 以上。整个监测断面包括河道在内向两侧延
伸， 一直伸展到胡杨分布区边界, 最远的胡杨个体离河
道 1 083.9 m。在本研究中, 主要是通过分析胡杨各胸
径段在样带中所占的百分比来阐明胡杨林木的分布规律,
所以样带面积不同, 长度也就不同。另外, 由于以前曾
有一个100 hm2的胡杨长势监测样地, 故样带长度局限
图 1 塔里木河干流上、中和下游河段示意图
Figur e 1 Map show ing the upper, middle and low er reaches of the mainstream of the Tar im River
730 植物学通报 25(6) 2008
图 2 离塔里木河下游河道不同距离区段内的胡杨胸径(DBH)分布
(A) 距河道 0-20 m范围内胡杨各胸径组所占的比例; (B) 距河道 20-50 m范围内胡杨各胸径组所占的比例; (C) 距河道 50-100 m范围
内胡杨各胸径组所占的比例; (D) 距河道 100-200 m范围内胡杨各胸径组所占的比例; (E) 距河道 200-300 m范围内胡杨各胸径组所占
的比例; (F) 距河道 300-400 m范围内胡杨各胸径组所占的比例; (G) 距河道 400-500 m范围内胡杨各胸径组所占的比例; (H) 距河道
500-600 m范围内胡杨各胸径组所占的比例; (I) 距河道 600-800 m范围内胡杨各胸径组所占的比例; (J) 距河道 800-1 000 m范围内
胡杨各胸径组所占的比例; (K) 距河道 1 000 m以上区段胡杨各胸径组所占的比例
Figure 2 The distribution of diameter at breast height (DBH) of Populus euphrati ca in different distance aw ay from the Tarim River
(A) The percentage of each group of DBH of P. euphratica at distance 0-20 m aw ay f rom the river; (B) The percentage of each
group of DBH of P. euphrati ca at distance 20-50 m aw ay f rom the r iver ; (C) The percentage of each group of DBH of P. euphratica
at dis tance 50-100 m aw ay from the river; (D) The percentage of each group of DBH of P. euphrati ca at distance 100-200 m aw ay
from the r iver; (E) The percentage of each group of DBH of P. euphratica at distance 200-300 m aw ay f rom the r iver; (F) The
percentage of each group of DBH of P. euphrati ca at dis tance 300-400 m aw ay f rom the river; (G) The percentage of each group
of DBH of P. euphratica at dis tance 400-500 m aw ay f rom the river; (H) The percentage of each group of DBH of P. euphratica at
distance 500-600 m aw ay f rom the river; (I) The percentage of each group of DBH of P. euphrati ca at distance 600-800 m aw ay
from the river; (J) The percentage of each group of DBH of P. euphratica at distance 800-1 000 m aw ay f rom the river; (K) The
percentage of each group of DBH of P. euphratica at distance more than 1 000 m aw ay from the river
731王金山等: 塔里木河下游胡杨林胸径结构及林木分布特征
于已有的 100个 100 m × 100 m 样方内。
分别于 2004年 8月、2005年 8月和 2006年 8月
进行样地调查。实测样地内每株胡杨树的胸径、树
高、冠幅、枝下高和树冠疏失度等指标, 同时还系统
调查了其树冠类型、萌生枝、林下草本及更新状况。
本文着重分析胡杨树的胸径结构特征。
2 结果与分析
首先将每个样带内胡杨的胸径数据进行分组, 由于所测
72 cm以下的胸径数据较多, 胸径阶距采用4 cm, 分成
18组。胸径大于 72 cm 的胡杨个体数较少, 可单独分
为 1 组。
2.1 胡杨胸径结构特点
在距河道0-20 m范围内, 由于近几年生态输水的影响,
地下水位有所升高, 水分较充足, 生长出的幼龄胡杨增
多, 所以在 0-20 m 范围内, 胸径范围在 0-4 cm 的幼
龄胡杨占最多, 达到 13.24%。以后随着距河道距离的
增加, 幼龄胡杨所占比例逐渐减小, 胸径分布范围比较简
单, 胸径为 16-36 cm的林木在胡杨林中所占的比例最
多。另外, 随着距河道距离的增加, 胸径在 48 cm 以上
的过熟林、衰老林的比例逐渐增多(图 2 )。
以上分析结果表明, 塔里木河下游胡杨林的胸径结
构与距河道距离之间存在着密切的关系。总的来说, 随
着距河道距离的增加小胸径(36 cm 以下)的林木基本上
占绝大多数。近年来, 在距河道 400 m范围内生长出的
幼龄胡杨(胸径4 cm以下)较多, 萌生枝现象普遍, 这种情
况说明近河道地区胡杨种群基本处于稳定发展状态。
2.2 胡杨林的空间分布特征
塔里木河下游的阿拉干断面上, 胡杨从河道向两边呈阶
梯状分布, 且其密度从河道向两边也呈阶梯状递减, 但由
于地形、人为以及古河道等因素的影响, 中间胡杨林密
度有所增加。距河道 0-200 m 的范围内, 胡杨分布占
整个胡杨林的 80% 以上。其中以疏失度为 0-50% 的
长势较好的胡杨居多, 占胡杨林的 70% 以上。根据胸
径结构特点, 决定胡杨林持续发展的幼龄胡杨一般多分
布在水分条件较好的主河道及其岔流两岸的河漫滩和低
阶地带, 呈走廊状分布且在距河道 0-20 m 范围内所占
的比例最多。在距河道 200-400 m 的范围内, 疏失度
为 50%-75% 的长势较差的过熟林和衰老林的比例开
始增多。距河道 400 m 以上, 胡杨密度开始急剧下降,
胡杨株数所占的比例几乎下降到5%以下, 且大部分以
衰老林和枯死树为主。距河道远的区域由于地下水位
急剧降低, 已无法满足胡杨林生长及更新的需要, 胡杨
长势呈现衰败态势(图 3 )。
2.2.1 地下水埋深对胡杨分布的影响
在塔里木河下游地区当地下水位低于 3 m时, 土壤不会
图 3 胡杨的疏失度分布
S: 疏失度
Figur e 3 Grow th density
di s tr ib uti on of Po pu l u s
euphrati ca
S: Crow n density
732 植物学通报 25(6) 2008
因为强烈积盐而发生严重的盐渍化; 当地下水位在4.5 m
以上时, 基本能满足乔木和灌木生长的需求, 一般也不会
发生荒漠化。再考虑到塔里木河下游水资源贫乏的现
状和主要恢复植被(主要以建群植被胡杨和柽柳为主), 本
区的生态水位以 3.5-5.0 m 为宜 (徐海量等, 2003; 陈
亚宁等, 2003)。 地下水位超出以上范围, 胡杨的生长将
呈弱化趋势并最终将转化为枯死树 (陈亚宁等, 2005)。
根据 2006年 7月 18日的实测数据表明, 塔里木河
下游地下水位从河道向两边呈下降趋势(图 4)。
由于阿拉干地区地下水位埋深在 6 m以上, 且依河
道向两边呈下降趋势, 所以胡杨分布也依河道向两边逐
渐弱化, 距河道较远的地方由于得不到地下水的补给, 胡
杨生长缓慢, 呈现衰败态势, 最终会出现衰老林和枯死树
占绝大部分的现象。
2.2.2 人类活动对胡杨分布的影响
近几年, 由于生态输水的影响, 沿河道两旁胡杨长势较好,
且小胸径胡杨比重大, 林木生长呈现出良好的趋势。然
而在人类居住区, 由于耕地面积不断增加, 地表水相应减
少, 地下水的补给来源也相应短缺, 地下水位逐渐降低,
再加上乱砍滥伐, 使胡杨林植被受破坏严重, 导致在人类
居住区胡杨分布主要以衰老林为主。
自从2000年实行生态输水, 为了使水量顺利到达台
特玛湖, 塔里木河流域管理局实施了多项疏导工程, 改直
了以前弯曲的河道, 这在一定程度上影响了胡杨的分布。
3 讨论
通过以上对胡杨胸径结构与林木分布特征的分析可以得
出以下结论: (1) 塔里木河下游胡杨在距河道不同的距离
上表现出不同的类型和数量分布, 在距河道近的地方表
现为数量多、密度大和长势较好的胡杨类型分布, 且小
胸径幼龄胡杨占比重很大, 距河道较远的地方分布着长
势差且密度小的胡杨种群, 其中以衰老林和枯死树为主
要类型。但在整个研究区, 小胸径(36 cm 以下)的林木
基本上占绝大多数。这体现了该地区胡杨林群落结构
处于稳定发展的状态。 (2) 影响胡杨分布的因素有地下
水埋深、古河道和人类活动等, 其中主要受地下水条件
的影响, 随着离河道距离的增加, 地下水埋深降低导致胡
杨林随着离河道距离增加而长势变弱, 密度变小。(3) 经
过 8年的生态输水, 离塔里木河下游河道较近处的胡杨
有了一定的恢复, 这主要是因为生态输水给塔里木河下
游断流河道的地下水给予了一定的补充, 使得长时间生
长停滞的胡杨得到了生存机会。但距河道较远处的胡
杨更新能力较差, 大多是衰老林。
研究表明, 胡杨虽具有耐旱特征, 但其种子耐旱结构
不完善, 生命力很低且不具有休眠特性。在自然条件下
种子散播30天后就会失去生命力, 成熟的种子散播以后
必须及时着生于湿润的土壤才有望成苗(王世绩等,
1995); 另外本研究发现, 随着离河距离的增加, 胡杨的
长势逐渐衰退。同时在野外数据采集的过程中, 发现人
类放牧对胡杨幼苗的破坏也非常大。因此, 在继续实施
生态输水的同时, 建议对离河道较远处进行一定的漫灌,
形成一定的面状水面并加大保护力度, 禁止放牧, 保证胡
杨幼苗正常生长。同时减少人类活动, 发展其它非农产
业, 以降低对地下水的采集。
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Figur e 4 Dynamic change of under groundw ater in Argan
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1In sti tute of Re sou rce s an d Envi ron men tal Sci ence, Xinjian g University, Urumq i 8 300 46, Chi na
2 X injiang Ke y L abo rato ry of Oasis Ecol ogy, Urumq i 8 300 46, Chi na; 3 Fa cul ty o f Math emat ics an d Geograph y, Catholi c Universi ty of
Ei chstae tt-Ingo lstadt , E ich sta ett 85 071, Ge rma ny; 4 X injiang Ta rim Ri ver Basin Admi nistra tio n, Korl a 8 410 00, Chi na
Abstr act Combining spatial large-scale survey and selective plot investigation, w e examined the dis tribution and diameter at
breast height (DBH) of Populus euphrati ca trees in 100 hm2 of the Argan transect in the low er reaches of the Tarim River, NW China.
Within 20 m of the river, the proportion of young trees w ith DBH<4 cm w as the greates t, at 13.24%. With increasing distance from
the river, the proportion of young trees gradually dw indles. DBH distribution is simple; the proportion of trees w ith DBH ranging f rom
16 to 36 cm is the greates t in the fores t. In addit ion, the f urther from the r iver , the higher the proportion of the over-mature f ores ts
and eff ete fores ts, w ith DBH > 48 cm. Within 200 m of the r iver is 80% of the popluar forest of P. euphrati ca trees w ith high v itality,
w ith c row n density 0-50%. From 200 to 400 m of the r iver, the proportion of over -mature forests and effete f ores ts w ith trees of
crow n density betw een 50% and 75% and low er vitality begins to increase. A t more than 400 m from the river, the dens ity of P.
euphratica begins to decrease greatly , w ith the proportion < 5%.
Ke y words DBH stru ctu re, Po pulu s eu phra tica, Tarim Ri ver, t ree di st rib uti on
Wa ng J S, Halik U, Cyffka B, Osma n K, Pe ng SH (2008 ). S tudy on DBH-stru cture of Po pulu s eu phratica an d th eir spat ial dist ribu tion in
th e l owe r re ach es of the Ta rim River. Ch in Bull Bo t 25 , 72 8-73 3.
(责任编辑: 孙冬花)
* Author for correspondence. E-mail: halik@xju.edu.cn