《CATENA》：Hydrological controls on floodplain inundation, wetness dynamics, and vegetation response in the relict
Fraxinus sogdiana Bunge grove of the Sharyn River, Kazakhstan
编辑推荐：
•春季水位显著控制着洪泛区的年度淹没情况。•洪涝损失通过洪泛区不同区域的湿度差异传播。•基于分区的建模揭示了沙雷恩山毛榉树林内部的水文异质性。•植被响应由区域湿度调节，而非仅由淹没程度决定。•残遗的Fraxinus sogdiana树林对水-地貌分离敏感。引言洪泛区是河流系统
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春季水位显著控制着洪泛区的年度淹没情况。
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洪涝损失通过洪泛区不同区域的湿度差异传播。
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基于分区的建模揭示了沙雷恩山毛榉树林内部的水文异质性。
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植被响应由区域湿度调节，而非仅由淹没程度决定。
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残遗的Fraxinus sogdiana树林对水-地貌分离敏感。
引言
洪泛区是河流系统中水文动态最为活跃的部分之一，其地貌位置、淹没频率和横向水体交换共同调控着沉积物再分配、土壤发育以及河岸植被的生长表现（Poff和Zimmerman，2010；Winemiller等，2016；Zarfl等，2015）。在许多河流流域中，这些过程正日益受到流量调节、河道改造、取水和干旱加剧的影响，导致漫滩洪水减少和洪泛区连通性减弱。这些变化在干旱和半干旱地区尤为严峻，因为洪泛区生态系统依赖于有限的季节性补水机会，因此对河流水位、洪水范围和湿润持续时间的变化高度敏感（Tickner等，2020；Arthington等，2024；Grill等，2019；Feyisa等，2014）。
水文改变很少在洪泛区内均匀呈现，因为河流水位变化的传递受到局部地形和地貌位置的过滤。低洼且水文连通的地表可能仍能暴露于周期性淹没和补水之中，而高处的台地在洪水强度或持续时间减小时则会逐渐变得孤立（Wohl，2021；Rohde等，2021a；Rohde等，2021b）。因此，区域水文变化可能会产生淹没、地表湿润度和植被状况方面的对比性空间响应，而非单一的整个洪泛区响应（El Hourani和Broll，2021；Shokri，2024；Zhu等，2021）。因此，理解这种空间过滤对于区分短期水文驱动和地貌条件对洪泛区生态系统状况的持久性约束至关重要。
在中亚河流走廊，这些问题尤为突出，因为低地河岸生态系统强烈依赖于山地径流，同时又面临流量调节、引水和日益加剧的水资源竞争。哈萨克斯坦东南部的下沙雷恩河提供了重要的区域范例。在沙雷恩国家自然保护区内，河流孕育了一片残遗的Fraxinus sogdiana树林，位于萨尔托盖区域，这是一个地理分布受限、具有重要保护价值的图盖型洪泛区林地（Salmurzauly等，2024）。该树林位于干旱峡谷状环境中，横向洪水扩散受局部地形限制，且水文条件也受流量调节和引水影响（Pueppke等，2018；Bolch等，2022）。先前的测绘表明，树林内的洪水频率存在明显的空间差异，频繁淹没主要集中在低洼的近河道表面，向高处台地逐渐减弱（Aldibekova等，2023；Salmurzauly等，2024）。这些模式表明存在强烈的水-地貌分异，但本身并不能说明这些差异如何传递到地表湿润度和植被状况上。
遥感技术为应对这一问题提供了合适的基础，因为它能够在连续野外观测有限的情况下，对淹没、地表水体条件和植被动态进行长期和空间明确的评估。年度淹没测绘可以刻画水文变异的空间足迹，而基于Landsat的光谱指数则提供了关于地表湿润度和植被状况的互补信息（Pekel等，2016；Roy等，2014；Gorelick等，2017；Zhu和Woodcock，2014；Verbesselt等，2010；Huntington等，2016；de Jong等，2013）。结合FABDEM等裸地表高程信息，这些数据集允许在地貌上不同的洪泛区地表上评估水文响应，而不仅仅是在整个洪泛区尺度上（Hawker等，2022；Yamazaki等，2019；Garousi-Nejad等，2019）。实地土壤信息可以进一步刻画水-地貌环境之间持续的土壤差异，并为检验这些差异是否影响植被对年际湿润度的响应提供依据。
尽管这些独立数据源是可用的，但沙雷恩洪泛区的主要不确定性在于河流水文、淹没、地表湿润度、植被状况和持续的土壤差异在不同水-地貌环境中如何定量地联系起来。先前的洪水频率研究确立了洪水暴露的空间变化，但未确定河流水位变化如何转化为淹没范围，独立获取的地表湿润度是否一致地响应于该淹没模式，植被状况是跟随年际湿润度还是主要反映水-地貌位置，以及持久的土壤梯度是否改变了湿润度与植被之间的关系。解决这些关系对于区分短期水文驱动和更长期的地貌及土壤因素对该残遗洪泛区森林状况的控制至关重要。
因此，本研究调查了2000至2023年间下沙雷恩河F. sogdiana洪泛区的水文变异性传递情况。洪泛区被划分为低连通、中间和高弱连通的水-地貌分区，并评估了四个互补关系：（1）河流水位与淹没范围之间的关系；（2）分区地表湿润度对淹没的响应；（3）植被状况对湿润度、淹没、水-地貌位置和时间变化的响应；（4）复合土壤梯度是否改变了地表湿润度与植被状况之间的关系。水文观测数据、FABDEM衍生的地形信息、基于Landsat的mNDWI和NDVI时间序列、淹没测绘和实地土壤数据在一个共同的分析框架下进行了整合。通过在一个水-地貌异质性洪泛区上连接这些组成部分，本研究旨在区分干旱残遗河岸生态系统中年度水文驱动和持久性空间约束的相对作用。
章节摘要
研究区域
研究区域位于哈萨克斯坦东南部（阿拉木图州）的沙雷恩国家自然保护区内，该保护区面积127,050公顷（图1）。公园包含沙雷恩峡谷，由长期河流侵蚀形成，并在沙雷恩河下游孕育了一片残遗的白蜡树林。白蜡树林位于萨尔托盖区域，自1964年起作为自然纪念地被保护。树林面积报道为5,014公顷，Fraxinus sogdiana占据
春季淹没的水文控制
长期遥感分析显示，沙雷恩洪泛区的春季淹没面积在年度间变化显著，2000至2023年间范围为327至1,052公顷。尽管年际变化明显，总体趋势表明淹没范围呈长期下降，这与春季水文脉冲减弱和漫滩洪水减少相符。
对年度序列（n = 24）的趋势分析表明，洪泛区湿润度在所有因素中表现出最明确的长期下降
水文水位是洪泛区淹没的主要控制因素
结果表明，沙雷恩洪泛区的年度湿润足迹主要由水文水位控制。基于秩的相关分析和淹没模型均显示，水位/水头是淹没范围的最强预测因子。在模型1中，水位/水头是年淹没比例唯一的显著正向预测因子，而用水量强度和2012年后指标在同一规格中不显著。这
结论
我们的结果表明，在2000至2023年间，水文水位和水-地貌连通性是关键控制因素，影响着沙雷恩河残遗Fraxinus sogdiana树林的洪泛区淹没、湿润度动态和植被响应。结果表明，年度洪泛区淹没主要由春季水位/水头控制。相关分析和模型1均表明，较高的水位条件会扩大洪泛区的年度湿润足迹，而较低的或
CRediT作者贡献声明
Farida Kozybayeva：撰写——审阅与编辑，监督，方法学，概念化。Altynbek Mirzakul：撰写——审阅与编辑，可视化，方法学，形式化分析，数据整理。Kanat Kulymbet：撰写——审阅与编辑，撰写——原始草稿，监督。Gulzhan Beiseyeva：撰写——审阅与编辑，验证，资源，调查。Galymzhan Saparov：撰写——审阅与编辑，监督，资源。Asem Tastanbekova：撰写——审阅与编辑，调查，
利益冲突声明
作者声明他们不存在可能影响本文所述工作的已知竞争性经济利益或个人关系。
致谢
我们衷心感谢U.U.Uspanov哈萨克土壤科学与农业化学研究所化学实验室的工作人员在分析工作中提供的宝贵协助。
Farida Kozybayeva|Altynbek Mirzakul|Kanat Kulymbet|Gulzhan Beiseyeva|Galymzhan Saparov|Asem Tastanbekova|Ainur Yeszhanova|Muhammed Murataliev|Murat Toktar|Ruslan Salmurzauly
