首页分享一种河道生态恢复植被的构建方法与流程

一种河道生态恢复植被的构建方法与流程

来源：花匠小妙招时间：2025-09-03 10:52

本发明涉及环境治理技术领域，具体为一种河道生态恢复植被的构建方法。

背景技术：

在荒漠河岸林生态修复的过程中，河流的洪水漫溢改善了植物种子库萌发和幼苗定居的环境条件，这主要表现在漫溢促进了土壤的营养元素循环，缓解了土壤干旱和盐分的胁迫，一些研究分析了水利工程运行(如防洪坝、生态输水工程等)对区域生态系统的影响，强调了洪水漫溢对退化生态系统恢复的重要作用，在干旱、半干旱地区，众多的研究表明植物的生理变化、群落结构及空间分布格局与洪水漫溢过程关系密切。值得关注的是，以往的研究发现草本植物比乔、灌木对洪水漫溢的响应更为敏感，在1次漫溢后，草本植物大量萌发，而乔灌木的萌发需多次漫溢，洪水后第一年物种的丰富度并不是随洪水水量的增加而增加，而第二年物种的丰富度与洪水流量之间有明显的正相关关系。

这些研究表明洪水漫溢干扰的持续时间和频次制约着植被恢复的响应程度，但是，由于以往的研究缺乏长期连续观测的数据资料，对漫溢的持续时间和频次也不够定量化，导致洪水漫溢干扰对植物群落演替的持续性影响效应解释不清，另外，许多研究表明受洪水影响较弱的区域也会发生植被的演替，认为一个中等强度的洪水漫溢干扰最有可能引起群落生物多样性的增加，这与“中度干扰”假说相符合，但是，许多学者依据“中度干扰”假说主要开展物种多样性的恢复，而如何在恢复物种多样性的过程中确立建群种(即耐旱型植物)的优势地位，相关研究较少，再者，荒漠河岸林植被在适应干旱胁迫的过程中，形成了不同的水分利用策略，如，一年生草本多采用避旱的方式；乔灌木和一些多年生草本具有较强的耐旱性，它们通过自身发达的根系吸收深层土壤水和地下水来维系生长，因此，在荒漠河岸林的生态保护过程中，维持适宜的地下水埋深至关重要，以往的研究根据荒漠河岸林建群植物(如胡杨、柽柳)在不同地下水埋深下的生态和生理变化，确定了适宜的地下水埋深区间。而针对荒漠河岸林生态恢复和保护两个目标，借助地表水和地下水联合干扰的方式，根据不同的植物群落构成以及不同干旱胁迫下植物的水分利用策略，确定适宜的地下水埋深区间，以往的研究较少涉及。

在以往研究的基础上，提出一种河道生态恢复植被的构建方法：适度的水干扰(地表水漫溢和地下水埋深变动)有利于荒漠河岸林形成和维持适应干旱化的植物群落结构。

技术实现要素：

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种河道生态恢复植被的构建方法，解决了现有漫溢干扰方法缺乏长期连续观测的数据资料，对漫溢的持续时间和频次也不够定量化，导致洪水漫溢干扰对植物群落演替的持续性影响效应解释不清，同时如何在针对荒漠河岸林生态恢复和保护两个目标，借助地表水和地下水联合干扰的方式，根据不同的植物群落构成以及不同干旱胁迫下植物的水分利用策略，确定适宜的地下水埋深区间，相关研究较少的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种河道生态恢复植被的构建方法，具体包括以下步骤：

s1、植被树轮取样：首先按照国际树木年轮库的标准，在河道生态区域选取成年植被6-10棵进行取样，用生长锥在植被树干上两个垂直方向分别取1钻芯，共取16个样芯，将采集好的树芯样本编号后带回实验室进行处理，在实验室内，根据树木年轮样本处理的基本程序，对样本进行粘贴、固定和打磨预处理，然后进行交叉定年，采用树木年轮测定仪进行年轮宽度测定，再用cofecha交叉定年质量控制程序进行交叉定年检验和生长量的订正，确保交叉定年的准确性；

s2、植被年轮指数计算：进行年轮指数(ii)的求取，每年实际生长值，即原年轮宽度序列实测读数(wi)，比上从植被径向生长趋势曲线上读出年轮宽度值(yi)，即为：式中：ii为年轮指数序列，或称标准化年轮宽度年表，该序列消除植被自身生长对树木年轮宽度的影响，突出了环境因子的作用，然后利用arstan程序完成年轮指数计算；

s3、河水转换比例计算：依据水文监测断面和地下水监测井的位置，沿河道设置采样断面，采集河水、地下水及土壤水样品，测定其δ18o值，按照质量守恒原理，估算出河水补给地下水的比例，基于同样的方法可以得出河水转化为土壤水比例、地下水转化为土壤水比例；

s4、植物水分利用来源测定：根据不同的地下水埋深梯度，采集地下水和土壤水样品，及同一水分梯度下采集植被样品，基于样品同位素比率的测定结果，利用isosource模型估算植物对地下水及不同深度土壤水的利用比例，该模型基于同位素质量平衡原理，利用迭代运算，先确定1％或2％的增量，建立各潜在水源所有可能组合，各水源比例累计为100％，然后计算每种可能性组合的同位素指示值，将其与植物样品的同位素比值相比，如果相同或质量平衡允许偏差范围内，则得到各潜在水源对植物的贡献率；

s5、漫溢实验：地表水漫溢试验区主要设置在距离河道较近的10-12个断面，48-51个样地和520-540个样方，地下水埋深小于4m，根据野外实地调查中所反映出的漫溢情况，将样地的漫溢干扰情况按频次和持续时间进行梯度划分，并形成三个处理，具体地，漫溢频次划分为三个梯度：2-3年1次、1年1-2次和1年2次以上，持续时间划分为四个梯度：1-10天、10-20天、20-30天和30天以上，基于以上划分，在相应年限内选取漫溢频次和持续时间不同的样地，分别随机设置3-5个1m×1m草本，5m×5m灌木或10m×10m乔木的植被调查样方，对地表植被和幼苗库的情况进行详细调查，以探明不同漫溢干扰方式下植被群落动态特征差异；

s6、基于野外调查结果，选取重要值来表征某种植物物种在群落演替中的重要程度：选取shannon-wiener指数和margalef指数来反映物种多样性的变化情况，重要值：iv＝(相对高度+相对频度+相对盖度)/3，margalef指数：shannon-wiener指数：式中：n为样方的总个体数，ni为第i种的个体数，s为样方的总物种数，pi表明第i个物种的出现频率，pi＝ni/n。

优选的，所述步骤s1中树木年轮测定仪的型号为lintabtm6。

优选的，所述步骤s2中为了消除树龄对径向生长量的影响，需要对径向生长量数据进行标准化处理，通过比值方法，求取新的指数序列，即标准化过程。

优选的，所述步骤s3中按照质量守恒原理，可得质量守恒方程为：csqs＝cgqg+cb(qs-qg)，式中，cs为取样点河水中的δ18o值，cg为取样点地下水中δ18o值，cb为河流上游来水中δ18o值，qs为取样点河水流量，qg为地下水补给量，则由可以推导出，地下水补给量占河水流量的百分比为：

优选的，所述步骤s3中河水转化为土壤水的比例为：地下水转化为土壤水比例为式中，cr为河水δ18o值，cur为上游河水δ18o值，cg为地下水δ18o值，cs为土壤水δ18o值。

优选的，所述步骤s4中同位素线性混合模型为：式中，δxp为植物木质部水分稳定氢氧同位素，δxi为潜在水源i的氢氧同位素值，fi为潜在水源i在植物所利用水分中的贡献率。

优选的，所述步骤s5中调查的内容包括：地表植被物种组成、个体数、株高、胸径、冠幅、盖度、频度及幼苗株数、高度、频次和死亡率。

(三)有益效果

本发明提供了一种河道生态恢复植被的构建方法。与现有技术相比具备以下有益效果：该河道生态恢复植被的构建方法，通过适度地表水漫溢和地下水埋深变动的水干扰，有利于荒漠河岸林形成和维持适应干旱化的植物群落结构，当地下水埋深小于干旱胁迫值时，植被主要利用深层土壤水和地下水，当地下水埋深大于干旱胁迫值时，由于根系的水力再分配，植被主要利用浅层土壤水，如在625cm地下水埋深处，植被对0-100cm土壤水的利用比率高于对大于500cm土壤水和地下水的利用率，水力再分配是植物在干旱胁迫下实现水分利用最大化的重要的生理调节机制，根据地表水漫溢试验结果以及对胡杨、柽柳水分来源的研究，在不同干旱背景下，我们提出了地表水和地下水联合干扰下的模式，在荒漠河岸林生态系统恢复的初期，对退化区实施漫溢干扰，地下水埋深由大于7m减小至2-4m，此后，基于生态系统的保护和水资源的高效利用，植物群落的干扰模式应维持4-5m的地下水埋深，至少实现2-3年1次的地表水漫溢，若干旱加剧，为避免生态系统受损严重，可将地下水埋深维持在5-7m，此时水力分配可在一定的程度弥补植物群落的生态水亏缺，可为促进荒漠河岸林退化生态系统的快速恢复，增强荒漠河岸林生态系统对干旱胁迫的抗性提供理论指导。

附图说明

图1为本发明的流程图；

图2为本发明塔里木河下游生态输水量、输水时间、每天输水量和输水时间及水量与地下水埋深之间的关系模型的数据统计图；

图3为本发明塔里木河下游生态输水后尾闾台特码湖、植被面积、tvdi指数和植被覆盖度的数据统计图；

图4为本发明塔里木河下游胡杨数轮指数和下泄水量、台特码湖湖面的标准化值的数据统计图；

图5为本发明一次漫溢以后植物重要值的变化过程示意图；

图6为本发明塔里木河下游植物多样性的变化示意图；

图7为本发明漫溢试验中treat1(a-f1t1，b-f1t2，c-f1t3，d-f1t4)的植物群落重要值和多样性变化示意图；

图8为本发明漫溢试验中treat2(a-f2t1，b-f2t2，c-f2t3，d-f2t4)的植物群落重要值和多样性变化示意图；

图9为本发明漫溢试验中treat3(a-f3t1，b-f3t2，c-f3t3，d-f3t4)的植物群落重要值和多样性变化示意图；

图10为本发明研究实验胡杨和柽柳的水分利用来源示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-10，本发明实施例提供一种技术方案：一种河道生态恢复植被的构建方法，具体包括以下步骤：

本发明中，步骤s1中树木年轮测定仪的型号为lintabtm6。

本发明中，步骤s2中为了消除树龄对径向生长量的影响，需要对径向生长量数据进行标准化处理，通过比值方法，求取新的指数序列，即标准化过程。

本发明中，步骤s3中按照质量守恒原理，可得质量守恒方程为：csqs＝cgqg+cb(qs-qg)，式中，cs为取样点河水中的δ18o值，cg为取样点地下水中δ18o值，cb为河流上游来水中δ18o值，qs为取样点河水流量，qg为地下水补给量，则由可以推导出，地下水补给量占河水流量的百分比为：

本发明中，步骤s3中河水转化为土壤水的比例为：地下水转化为土壤水比例为式中，cr为河水δ18o值，cur为上游河水δ18o值，cg为地下水δ18o值，cs为土壤水δ18o值。

本发明中，步骤s4中同位素线性混合模型为：式中，δxp为植物木质部水分稳定氢氧同位素，δxi为潜在水源i的氢氧同位素值，fi为潜在水源i在植物所利用水分中的贡献率。

本发明中，步骤s5中调查的内容包括：地表植被物种组成、个体数、株高、胸径、冠幅、盖度、频度及幼苗株数、高度、频次和死亡率。

研究实验

实验过程

在塔里木河下游，本研究采用本发明具体实施方式的构建方法，利用16年的遥感影像资料和100年尺度的胡杨树芯，获取了植被面积和覆盖度、湖面面积、temperaturevegetationdroughtindex(tvi)i)和胡杨树轮指数，验证了生态输水对退化生态系统恢复的效果和程度，借助稳定同位素分析了地表水向地下水和土壤水转化的比例，确定了不同地下水埋深下优势种(胡杨、柽柳、芦苇)的水分来源，明晰了生态输水对促进退化生态系统恢复的作用机制，根据连续16年的漫溢干扰实验，结合地下水埋深资料，提出形成适应干旱化植物群落结构的水干扰模式。

实验分析

生态输水过程分析，由图2所示，根据塔里木河下游生态输水监测资料，2000年4月至2015年11月生态输水时长1670天，水量共计51.0×108m3，其中，2000-2006年为丰水期，输水时长892天，输水量达22.5×108m3，水流达到尾闾湖台特玛湖；2007-2009年为枯水期，输水时长70天，总水量为0.2×108m3，水流到达喀尔达依；2010-2015年整体为丰水期，年均输水量4.8×108m3，但2014年仅输水10天，输水量0.1×108m3，对于每天的生态输水量，2015年出现最大值(583.5m3perday)，其次是2011年(481.2m3perday)和2006年(346.6m3perday)，利用yingsu断面距离河道150m处的地下水埋深(g)与每天生态输水量(w)、生态输水时间(t)三者构建模型可知(图2d)，地下水埋深与每天生态输水量、生态输水时间的关联系数分别为0.0042和0.0076，表明三者呈现明显的正相关关系，并且生态输水时间对地下水埋深的影响程度高于每天生态输水量，因此，在今后的生态输水过程中，应适当延长生态输水时间来保障更多的水量补给地下水以满足植被的生态耗水需求，图2中a为塔里木河下游生态输水量，b为输水时间，c为每天输水量，d为输水时间、水量与地下水埋深之间的关系模型。

生态输水后的生态系统变化，由图3所示，在塔里木河下游的yingsu、karday，alagan和yganbjima四个断面，平均地下水埋深在生态输水后(2000-2015年)相对于输水前(1997)分别抬升了36.7％，40.3％，43.8％和57.5％，在上断面yingsu和karday断面，距离河道150m处的地下水在2015年比生态输水初期(2000年)分别抬升了27.9％和25.3％，随着生态输水的进行，地下水埋深的不断抬升，作为具有重要生态地位(如动物迁徙过程中的栖息地、阻隔沙漠合拢等)的尾闾台特马湖湖面增加了169.3％，植被的覆盖度和分布面积分别增加了196.1％和283.1％；而tvid减少了41.1％，表明土壤呈现湿润化，值得关注的是，在2007-2009年生态输水水量较少，tvdi指数和地下水埋深(yingsu断面距河道150m)相对整个输水时段(2000-2015年)分别增加了12.8％和下降了37.9％，地下水埋深明显下降导致土壤干旱化严重，由于生态输水前期(2000-2006)地下水补给充足，植被对干旱胁迫的响应存在2年的滞后期，在2009-2010年，植被的覆盖度和分布面积比整个输水时段减少了29.6％和11.4％，表明塔里木河下游的植被恢复对生态输水存在极强的依赖性，因此，在干旱区退化生态系统恢复的过程中，借助适宜的水干扰模式，形成适应干旱胁迫的植物群落结构将成为以后干旱区生态恢复学研究的重点，而塔里木河下游是一个进行该项研究的理想试验场，图3中a为塔里木河下游生态输水后尾闾台特码湖，b为植被面积，c为tvdi指数，d为植被覆盖度。

此外，由图4所示，本研究利用1913-2012年的胡杨树轮指数，进一步揭示在100尺度上塔里木河下游退化生态系统恢复的程度，通过对胡杨数轮指数，生态输水水量、台特码湖湖面面积的标准值进行spearman关联性检验可知，胡杨树轮指数与生态输水水量和台特码湖湖面的关联系数分别为0.126(p＝0.681＞0.05)和0.621(p＝0.024＜0.05)，表明胡杨树轮指数与尾闾台特码湖湖面面积呈显著的相关性，胡杨树轮指数与生态输水水量相关性低于台特码湖湖面积，这是由于在枯水年，多次生态输水仅达到阿拉干以上河段，而胡杨树轮取样集中在alagan以下区域，尾闾台特码湖保存一定湖面是塔里木河河流水系贯通和完整的重要标志，它的存在象征着塔里木河下游生态系统整体具有良好的水分条件，结合以往的研究，胡杨树轮生长与地下水埋深存在显著的相关关系，在干旱区，地下水埋深是维系植物群落结构稳定最为重要的环境因子，因此，在塔里木河下游，胡杨树轮的生长变化可作为表征该区生态系统退化或好转的重要指标，根据图4，在河道断流至生态输水时段(1972-1999年)，胡杨树轮指数的平均值为0.0847，生态输水后(2000-2012年)增加了67.5％，可是，在河道断流前(1913-1971年)，胡杨树轮指数的平均值比生态输水后增加了63.6％，因此，生态输水虽然促进了胡杨树轮的生长，但生长幅度还未达到河道断流之前，这表明塔里木河下游退化生态系统还未恢复至河道断流前的历史较好状态，为促进塔里木河下游的生态系统恢复，需要优化生态输水的水干扰模式。

基于植被恢复的地表水漫溢时间间隔阈值，由于干旱区河流存在明显的丰枯变化，生态输水能否连续也存在不确定性，因此，本研究首先确定在1次地表水漫溢以后，经历多长时段植被群落又呈现严重的退化，这为确定水干扰时间间隔的最大阈值提供科学依据，根据图5，在1次漫溢(持续时间10-20天)后的1-3年，乔灌木的重要值显著增加，在第4年，乔灌木转变为显著的下降趋势，对于一年生草本，在1次漫溢后的1-3年，重要值下降了84.3％，在第4年草本的重要值下降为0，不同的是，多年生草本的重要值在1次漫溢后的第4年比第3年增加了73.3％，其后在5-7年变化不显著，根据1次漫溢后第3和第4年主要植物种的重要值可知，胡杨(乔木)、柽柳(灌木)分别下降了79.9％和43.9％，花花柴、甘草和芦苇(三种皆为多年生草本)分别增加了81.3％，18.7％和87.3％，在第3年，柽柳的重要值最大，其次是花花柴、胡杨、芦苇和甘草，最小值是盐生草和猪毛菜(两种皆为一年生草本)，在第4年，花花柴的重要值最大，其后依次是柽柳、芦苇、甘草和胡杨，盐生草和猪毛菜已经消失，根据以往的研究，重要值呈现以上变化的原因是：在1次漫溢后的第1年，草本植物大量萌发，而乔灌木需多次漫溢才能大量萌发，在1次漫溢后的第4-7年，随着土壤干旱化加剧，表层土壤积盐加重，一年生草本失去萌发的环境条件；而花花柴等多年生草本相比胡杨、柽柳幼苗更具抗旱和耐盐的特性(特别是胡杨幼苗的耐盐性更差)，因此多年生草本的重要值在1次漫溢后的第4-7年均呈现最大。

由图6所示，根据塔里木河下游物种多样性的变化可知，在1次漫溢后的第2年和第3年，多样性指数(shannon-wienerindex)在0.01检验水平下呈现极显著的下降(下降了27.1％)；在第3年和第4年，多样性指数(shannon-wienerindex)在0.05检验水平下呈现显著的下降(下降了18.2％)，而丰富度指数(margalefindex)在0.01检验水平下呈现极显著的下降(下降了40.3％)，在第3年以后，漫溢区的多样性指数和丰富度指数皆与非漫溢区差异性不显著，表明漫溢后植物的多样性又减少至未漫溢的时段，综合以上分析，在荒漠河岸林植被的恢复初期，为提高植物群落的稳定性(以乔灌木为建群种)和多样性，两次漫溢间的时间间隔应当不多于2年，最大阈值为3年，这也为地表水漫溢试验中设置2-3年漫溢1次的梯度提供了理论依据。

适宜的地表水漫溢干扰模式恢复，由图7-9可知，在经历＞7years的漫溢以后，低频次、短时间(如f1t1和f1t2梯度)的漫溢干扰将导致植物形成以花花柴为建群种的群落；高频次、长时间的(如f3t3和f3t4梯度)的漫溢干扰将导致植物形成以芦苇为建群种的群落，此外，漫溢时间对植物群落演替的影响程度强于漫溢频次，根据本研究，在低频次、长时间漫溢干扰下(f1t4)，植物也会形成芦苇群落；在高频次，短时间漫溢干扰下(f3t1和f3t2梯度)，植物也形成了花花柴群落，以往对洪水漫溢过程与植物群落变化关系的研究，主要有三种观点：首先，植被盖度随洪水发生频次、流量、强度的增加而增加；其次，植被盖度、长势和丰富度等与洪水发生的频次、流量、间隔和强度的关系不大；再者，漫溢干扰遵循“中度干扰”理论，即中等强度的干扰下植物群落的物种多样性最大，根据我们的研究，在中度干扰下(f2t2和f2t3梯度)，植物群落向以胡杨伴生柽柳为建群种的方向演替，特别在f2t3梯度，胡杨+柽柳的重要值以及群落的shannon-wienerindex和margalefindex皆大于其它梯度，表明该梯度下的漫溢干扰促进形成了对干旱胁迫极具抗性且物种多样的荒漠河岸林生态系统，因此，在干旱区，中度的漫溢干扰能够促使植物形成具有较高多样性和较强稳定性的群落结构，这也丰富了中度干扰理论的科学内涵，此外，漫溢的时间应该集中在荒漠河岸林植被萌发和生长旺盛的4-9月。

荒漠河岸林建群植物种的水分来源，在干旱区荒漠河岸林退化生态系统，地表水漫溢是促进植被恢复的重要干扰方式，但是，地表水漫溢的同时也要维持一定的地下水埋深，以补给漫溢后植物的蒸腾耗水，因此，维持一定的地下水埋深是保障荒漠河岸林生态系统稳定的最为关键的控制要素，基于地下水监测，河水漫溢区的地下水埋深皆在4m以上，在干旱区河岸林，植物的水分主要来源于地下水和土壤水，在塔里木河下游，胡杨、柽柳对干旱产生显著胁迫的地下水埋深分别约在4.5m和5m，根据胡杨年轮指数与地下水埋深之间的关系研究，确成年胡杨的胁迫地下水埋深在5.0-5.4m，因此，胡杨、柽柳的胁迫地下水埋深应在5m左右，这主要与两种植物根系的分布有关，在塔里木河下游，生态输水前地下水埋深长期维持在9-12m，而生态输水后多维持在4-7m，长期的干旱胁迫诱导了胡杨根系主要分布在地下水埋深小于7m的区域，与胡杨不同，柽柳首先依靠主根和少量侧根(主要是直径＞2mm)进入5m深度的地下水(部分也可深入10m以下)，此后吸水根(主要是直径≤2mm的侧根)在水分条件较好的土壤层(如近地下水的饱和土层)大量萌生发育，从而调节根系结构以适应土壤水分的变化(donovan和ehleringer)。

由图10可知，当小于地下水胁迫埋深时(地下水埋深389cm)，胡杨和柽柳的根系主要分布在深层土壤和地下水附近，因此两种植物主要利用300～400cm土壤水(胡杨平均为28.2％，柽柳平均为23.9％)和地下水(胡杨平均为56.6％，柽柳平均为63.2％)。随着地下水埋深的增大(地下水埋深454cm)，胡杨、柽柳仍然以利用近地下水的400-500cm深层土壤水(胡杨平均为29.3％，柽柳平均为29.4％)和地下水(胡杨平均为37.7％，柽柳平均为38.9％)为主，而对300-400cm土壤水利用(胡杨平均为20.5％，柽柳平均为19.9％)的比率下降。值得关注的是，当大于地下水胁迫埋深时(图10c，地下水埋深512cm)，胡杨对浅层土壤水(0-200cm)的利用比率明显增加，特别地，随着干旱胁迫的加剧(地下水埋深625cm)，胡杨和柽柳对0～100cm土壤水的利用比率33.2％和26.1％，明显高于对＞500cm土壤水(胡杨10.2％：柽柳：11.3％)和地下水(胡杨10.1％：柽柳：11.3％)的利用率，由于胡杨，柽柳的取样点均无地表水漫溢干扰，因此这一现象与两种植物存在水力再分配密切相关，为抵抗干旱胁迫，夜间胡杨和柽柳根系通过水力再分配将深层的土壤水和地下水运输和保存在浅层土壤，供次日植物的吸收利用，从而提高了水分的利用效率，根据以往的研究，胡杨和柽柳细根(＜2mm)主要分布在0-120cm土层内，且细根分布与土壤含水量显著相关，细根主要作用是从土壤中吸收水分和养分，而浅层土壤干旱必然影响到细根的活性，为了维持浅层土壤中细根的活性，植物根系通过水力再分配的生理机制对土壤水分的变化进行适应性调整，在生长季，胡杨根系水力再分配对蒸腾的贡献在14.6％-113.04％，平均值为38.75％；柽柳根系水力再分配对蒸腾的贡献在10.46％-53.33％，平均值为19.44％，许多研究表明，植物遭受干旱胁迫的强度越大，根系水力再分配的能力越强。

地表水-地下水联合干扰模式，荒漠河岸林植物的萌发需要实现河水漫溢，而生长要提供适宜的地下水埋深，为增强荒漠河岸林生态系统对干旱胁迫的抗性，需要在其恢复和保护过程中实现地表水与地下水的联合干扰，结合地表水漫溢干扰试验和荒漠河岸林建群植物种的分析可知，在高频次、长时间的漫溢下，植被将形成以芦苇为建群种的群落结构，但当地下水埋深下降到大于3m的胁迫值，芦苇将范围死亡，甚至整个群落将消失(地下水埋深＞5m)。在低频次、短时间的漫溢下，植被将形成以花花柴为建群种的群落结构，同样地，花花柴群落对干旱胁迫的抗性较差，当地下水埋深位于＞6m的胁迫值时，花花柴将大面积死亡，在中度干扰下(f2t3漫溢梯度)，荒漠河岸林退化区将恢复成由乔灌木、多年生草本和一年生草本构成的，结构相对稳定的胡杨(+柽柳)群落，在群落水平上，此时地下水应维持在2-4m的适宜埋深；但由于地下水埋深较浅、植被长势较好，导致大量的水资源被蒸腾耗散，对于荒漠河岸林，群落多样性受损的地下水埋深在4m，草本植物死亡的地下水埋深在5.5m，同时，在小于5m地下水埋深时，胡杨和柽柳根系依靠吸取深层土壤水和地下水满足蒸腾耗散，因此，在水资源极度匮乏的干旱区，综合考虑水资源的高效利用和生态系统的功能稳定，合理的地下水埋深可维持在4-5m，同时保证2-3年实现一次地表水漫溢(最优选取f1t3漫溢梯度)，以促进一年生草本萌发，维持群落的物种多样性。

综上所述

在塔里木河下游，生态输水为荒漠河岸林生态系统的保护(补给地下水和土壤水水量占输水量的44.5％和42.6％)和恢复(用于漫溢的水量占4.9％)提供了丰沛的水源，退化的荒漠河岸林生态系统得到一定程度的恢复，具体表现在地下水埋深减小，植被盖度和尾闾湖泊面积增大等，但是，根据100年尺度的胡杨年轮指数显示，塔里木河下游退化生态系统还未恢复至河道断流前的历史较好状态，此外，随着气候变暖和人类活动加剧，干旱区将面临着更为严峻的干旱胁迫，因此，借助生态输水工程和稳定同位素技术，利用连续16年的植被、水文监测资料，我们开展了针对干旱胁迫下荒漠河岸林退化生态系统保护和恢复的适宜水干扰模式研究。

维持适宜的地下水埋深是保障荒漠河岸林生态系统稳定的关键要素，当地下水埋深小于干旱胁迫值(＜5m地下水埋深)时，胡杨和柽柳(荒漠河岸林建群植物种)主要利用深层土壤水和地下水，当地下水埋深大于干旱胁迫值时，由于根系的水力再分配，两种植物主要利用浅层土壤水；如在625cm地下水埋深处，胡杨和柽柳对0-100cm土壤水的利用比率高于对＞500cm土壤水和地下水的利用率，水力再分配是植物在干旱胁迫下实现水分利用最大化的重要的生理调节机制。

根据地表水漫溢试验结果以及对胡杨、柽柳水分来源的研究，在不同干旱背景下，我们提出了地表水-地下水联合干扰下的模式：在荒漠河岸林生态系统恢复的初期，对退化区实施f2t3的漫溢干扰，地下水埋深由＞7m减小至2-4m，此后，基于生态系统的保护和水资源的高效利用，植物群落的干扰模式应维持4-5m的地下水埋深，至少实现2-3年1次(最优选取f1t3)的地表水漫溢。若干旱加剧，为避免生态系统受损严重，可将地下水埋深维持在5-7m，此时水力分配可在一定的程度弥补植物群落的生态水亏缺，以上研究可为促进荒漠河岸林退化生态系统的快速恢复，增强荒漠河岸林生态系统对干旱胁迫的抗性提供理论指导。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。