塔克拉玛干沙漠油田公路对确保沙漠地区油气开发和南疆经济发展具有重要意义,而防护林则是确保沙漠公路交通安全及路域生态环境改善的关键。因此,研究塔里木沙漠油田公路防护林的防护能力、综合生态及经济效益及可持续性具有重要的理论价值和实践意义。
针对上述问题,中国科学院新疆生态与地理研究所李生宇研究团队对塔克拉玛干沙漠防护林20余年水-土-气-生观测数据进行综合分析,并对两种主要防护林植物梭梭(h. ammodendron)和头状沙拐枣(c. arborescens)进行了细胞-生理(气孔)-形态-nsc等多个层面的生理生态解析,综合评估了防护林的生态-经济效益及可持续性。
研究结果显示,(1)防护林减缓了沙丘迁移速度,防护林具有显著的生态和经济效益,实现了生态和经济双赢,具有较好的可持续性。(2)为了应对干旱胁迫,防护林植物种头状沙拐枣通过落叶减少水分的消耗,因此导致的碳同化限制对其生长产生显著影响;梭梭通过细胞、气孔、形态及nsc分配权衡来适应干旱,一定程度减缓了生长速度,是一种生理调节为主的植物。因此,头状沙拐枣是一种水分“获取型”物种,是先锋固沙物种,而梭梭则是水分利用“节约型”物种,对于干旱胁迫有极强的适应,在沙漠公路防护林可持续发展中扮演着重要角色,本成果对塔克拉玛干沙漠油田公路防护林长期管护具有重要指导意义。
相关成果分别以“ecologic service, economic benefits, and sustainability of the man-made ecosystem in the taklimakan desert”和“morphological and physiological responses of desert plants to drought stress in a man-made landscape of the taklimakan desert shelter belt”为题发表在frontiers in environmental science和ecological indicators,论文第一作者为新疆生地所副研究员李从娟。该研究得到国家自然科学基金、中科院青促会及中科院西部青年学者等项目资助。
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图1 防护林系统作用下沙丘迁移速度预测模型示意图
图2 梭梭和头状沙拐枣对干旱胁迫的适应模式