民勤沙井子地下水對荒漠植被演替的影響

向玫，要靜，王具元

(1.白龍江林業(yè)管理局林業(yè)科學研究所,甘肅 蘭州 730070；2.甘肅林業(yè)職業(yè)技術學院,甘肅 天水 741020)

民勤沙井子地下水對荒漠植被演替的影響

向玫1，要靜1，王具元2

(1.白龍江林業(yè)管理局林業(yè)科學研究所,甘肅 蘭州 730070；2.甘肅林業(yè)職業(yè)技術學院,甘肅 天水 741020)

基于對民勤沙井子地區(qū)不同時期植被調(diào)查數(shù)據(jù)，研究了不同群落自然植被在地下水影響下的植被演替過程，結果表明:自20世紀80年代中期以后，沙井子地區(qū)地下水位和水礦化度不斷下降，地下水位由1988年的9 m降至2015年的24.62 m；水礦化度由1963年的2.93 g·L-1降至2015年的0.78 g·L-1；隨著地下水位的下降，植被向旱生方向演替；水礦化度高低直接影響植被的種類。

地下水；荒漠植被；演替

1 自然概況

民勤是河西走廊最東端的一塊綠洲，沙井子位于巴丹吉林沙漠東南緣，地理位置為103°05′ E，38°38′ N，海拔1 378.5 m，通常是指治沙站、沙井子、薛百鄉(xiāng)，總面積230.6 km2。其東北被騰格里沙漠所包圍，西北有巴丹吉林沙漠環(huán)繞，盆地中部為經(jīng)石羊河沖積、湖積形成狹長而平坦的綠洲帶，是我國典型的荒漠綠洲之一[1]。該區(qū)屬溫帶干旱氣候類型，其特點是：日照強烈，溫差較大，干旱少雨，蒸發(fā)量大，風大沙多。年平均氣溫7.6 ℃，年平均降水量113.2 mm，年平均蒸發(fā)量2 604.3 mm，干燥度5.1，≥10.0 ℃積溫3 036.4 ℃，無霜期175 d，年平均風速為2.5 m·s-1，年平均≥17 m·s-1的大風日數(shù)達28.6 d，起沙風速為4.5～5.0 m·s-1，平均沙塵暴日數(shù)25.6 d。是全國浮塵、揚沙、沙塵暴最嚴重地區(qū)之一，也是沙塵暴的主要策源地，土壤為灰棕漠土、風沙土，pH值7.5以上。天然草本植被有蘆葦、沙米、鹽生草；灌木主要有白刺、紅砂、沙蒿、紅柳、蒙古沙拐棗等。

2 研究方法

20世紀60年代初，有關部門對民勤湖區(qū)及沙井子地區(qū)的地質(zhì)、地形、氣候、水文、土壤植被系統(tǒng)特征進行了調(diào)查。自1984—1993年，甘肅省治沙研究所對沙井子地區(qū)進行長期定位觀測，同時利用監(jiān)測井觀測地下水位，并取樣測定水礦化度。

2003—2004年，在沙井子地區(qū)選擇典型群落進行調(diào)查，調(diào)查記錄內(nèi)容主要包括種類、株數(shù)、高度、冠幅，密度，并計算蓋度和重要值。同時利用監(jiān)測井觀測地下水位，并取樣測定水礦化度。

2015—2016年，根據(jù)從固定沙丘到流動沙丘的變化梯度，在5 km長的樣帶上分別選擇在固定沙丘、半固定沙丘、流動沙丘上各設立典型樣地進行植被調(diào)查，同時利用監(jiān)測井觀測地下水位，并取樣測定水礦化度。

3 結果與分析

3.1 地下水位的變化

對地下水的強烈開采已使民勤盆地地下水的脆弱性增加，地下水資源的可開采性和地下水水位的可恢復性降低[2，3]。20世紀60年代，分布于(半)固定沙丘地帶性的普通灰棕荒漠土地下水位在2～4 m。流動沙丘丘間地地下水豐富，水位在1～2 m，受到地形和地下水的影響，土壤為非地帶性的荒漠化草甸土，風沙土和鹽化草甸土。礫質(zhì)戈壁地區(qū)受到祁連山雪水的影響，地下水在2～4 m，干沙層較厚。20世紀80年代中期以后，由于人為活動程度加劇與地表來水減少，打破了地下水動態(tài)平衡，地下水位1988年為9 m，1994年為12.99 m[4]，2008年為17.29 m[1]，2011年位20.85 m，2015年為24.62 m。

3.2 地下水礦化度的變化

研究表明(表1)，沙井子地區(qū)地下水礦化度在不斷地下降，這與綠洲內(nèi)部地下水礦化度的變化恰恰相反，究其原因可能有以下幾種：(1)降水稀少、蒸騰作用強烈，土壤中來自上層的水分輸入嚴重缺乏，但是由于地下水埋深大于鹽分隨水分上升臨界深度(2 m)，土壤和地下水中的鹽分不能隨土壤毛管上升而向地表聚積，故土壤淺層礦化度(鹽分)下降；(2)持續(xù)超采地下水，導致民勤綠洲區(qū)地下漏斗形成，綠洲和荒漠邊緣出現(xiàn)地下水的反向補給，地下水的徑流排泄形成的鹽分遷移；(3)抽取深層地下水淡水；(4)降水、灌溉的淋溶作用使淺表層的土壤脫鹽，地表鹽漬類型與地下水化學類型有一定聯(lián)系；(5)一些積鹽性植物(檉柳、鹽爪爪)等衰退和消失，使土壤鹽分下降；(6)隨著地下水位的下降，礦化度降低可能與深層低礦化度承壓水的補給有密切的關系。(7)研究區(qū)屬于民勤綠洲外圍，而綠洲外圍以侵蝕為主，綠洲內(nèi)部以鹽漬化為主。

3.3 地下水影響下的植被演替過程

圖2 地下水對荒漠植被演替的影響

地下水位(1～2 m)和礦化度(1～2 g·L-1)都很小時，丘間低地有大量的荒漠化草甸植物，主要有蘆葦、拂子茅、賴草、刺兒菜、芨芨草等，蓋度多在30%以上。這些植物由于地下水位淺，一般生長都比較繁茂；當水位較小，但礦化度過高(≥4 g·L-1)時，由于土壤鹽分太大，縮小了植物的生存空間，出現(xiàn)了裸地(圖2)；隨著水位埋藏深度和礦化度的增加，立地類型也發(fā)生了變化，(半)固定沙丘出現(xiàn)了一些耐旱、耐鹽性很強的灌木植被，如檉柳、鹽爪爪、紅砂、白刺等，植被蓋度最高可達70%，草本植被的蓋度也在25%～30%之間。從植被蓋度和地下水位來看，紅柳蓋度很大程度上受到地下水位的影響，低下水位高(3 m左右)時，蓋度可達50%～70%，而地下水位下降到一定程度(>10 m )時，植被蓋度<10%；當?shù)叵滤怀^一定限度(≥5 m)時，苦豆子、胖姑娘等已不多見，鹽爪爪已消失，檉柳處在消亡的邊緣。

4 結論

由于石羊河注入民勤的水量逐漸減小，加之地下水的大量抽取，以及大面積造林和開荒，使民勤綠洲地下水資源問題日趨嚴重，造成綠洲邊緣土地旱化，植被的旱生化程度進一步加劇，主要表現(xiàn)為:

(1)20世紀60年代，當?shù)叵滤惠^高時，濕生、中生的草甸植物較多，90年代地下水位迅速下降，土壤水分下降，蘆葦表現(xiàn)出很強的適應性，并得以生存，其余大量的草甸植物均已衰敗以至消亡[4]。

目前在10m2×10m2樣方中草甸植物僅有2～3種。

(2)白刺作為研究區(qū)的建群種，其表現(xiàn)出非常強的抗旱性和較大的生態(tài)幅，對沙區(qū)水分有很強的適應性。

(3)隨著地下水位的下降，地下水礦化度不升反降，植被由濕生、鹽生向旱生轉變。

[1] 馬金輝，韓金華，張艷林. 近10年來民勤盆地地下水埋深的空間異質(zhì)性分析[J].干旱區(qū)地理，2013，36(1)：1-7

[2] 李海濤，許學工，肖篤寧.民勤綠洲水資源利用分析[J].干旱區(qū)研究，2007,24(3):287-295

[3] 李啟森，趙文智，馮起.黑河流域水資源動態(tài)變化與綠洲發(fā)育及發(fā)展演變的關系[J].干旱區(qū)地理，2006，29 (1):21-28

[4] 彭鴻嘉，傅伯杰，陳利頂，等. 甘肅民勤荒漠區(qū)植被演替特征及驅動力研究—以民勤沙井子為例[J].中國沙漠，2004，24(5)：628-633

Effects of Groundwater in Shajingzi Region of Minqin Lake Area on Vegetation Succession of Desert

Xiang Mei1, Yao Jing1, Wang Juyuan2

(1. Bailongjiang Forestry Administration Institute of Forestry Science,Lanzhou 730070, China; 2. Gansu Vocational and Technical College of Forestry, Tianshui 741020, China)

Based on the vegetation survey data in different periods in Shajingzi Area of Minqin Lake Area, the vegetation succession of natural vegetation of different population under the influence of groundwater was studied. Result shows that since the middle of the 1980s, the groundwater level and mineralization degree of water in Shajingzi Region decrease continuously;the water level decrease from 9 m in 1988 to 24.62 m in 2015. The degree of water salinity decrease from 2.93 g · L-1in 1963 to 0.78 g · L-1in 2015. With the decline of groundwater level, the vegetation to the direction of succession occurred ; water mineralization level directly affect the type of vegetation.

groundwater; desert vegetation; succession

1005-5215(2017)04-0046-02

2017-03-12

向玫(1988-)，女，河南光山人，大學，主要從事林業(yè)科學研究及林業(yè)制圖工作，Email：410161575@qq.com

王具元(1975-)，男，甘肅定西人，碩士，主要從事水土保持監(jiān)測研究，Email：706318310@qq.com

P463.222

A

10.13601/j.issn.1005-5215.2017.04.016