干旱草原区达茂旗天然植被生态需水量研究

刘华琳，焦 瑞，徐晓民

水科部牧区水利科学研究所，内蒙古呼和浩特 010020

达茂旗干旱草原区的水资源有着天然不足的问题，而且随着人类活动范围的扩大，对水资源不合理开发和利用，使林草和植被出现退化，使河流和湖泊消失，而土地也出现沙化，生态环境的恶化已影响了干旱草原区的人类生存与生活。要保持生态环境就要做好植物群落的建设，而植物保持正常的生长与更新就要消耗水量，对植被需水计算方法的研究涉及了生态、环境学、气象学等多种学科。

1 干旱草原区达茂旗天然植被需水的概念

达茂旗草原属于我国内蒙古自治区的包头市下辖旗，有着一望无际的草原，拥有1.66万平方公里天然草场与66.2万亩耕地。达茂旗的土地面积大，不过很多土壤都是十分粗糙，而且含沙量过大，土层过薄，土壤的物理结构不佳，长期处于内陆的半干旱气候区，有着降雨量稀少和风蚀、沙化等情况严重的现状。达茂旗天然草场中可利用草场有1493183公顷，由南至北实现了干草原到荒漠、草原化荒漠等植被带的分布，而干草场又占总草场的33%。早在1995年就有了基本生态需水量概念，可以保证质量与数量的水环境维持，保证生态系统的恢复，而且可以保护物种多样性与生态的完整性。我国最早就是对西北干旱和缺水问题开展的研究，以生态需水量这个概念与计算进行了大量的研究工作。在人口日益增加的情况下，干旱草原区的水资源也日益短缺，使有限水资源进行河流基流的维持，对天然与人工绿洲的耗水量稳定，更侧重于植被的生态需水，使生态水资源保持生态水平与生态系统平衡，还会随生态系统发展进行动态变化。

生态用水量有着目标性的特点，而且不同地区存在不同生态建设的目标，需要进行不同生态功能的维持，对生态系统用水量自然也不相同，所以，生态用水量属于空间变量。而且生态需水量与耗水量、用水量是不同的，是客观时空的变量，是草原生态系统可以发挥出生态功能需要的水量，而用水量是实际供给的水量，耗水量是实际消耗的水量。一般需水量会大于用水量，而用水量会大于耗水量。

水科部牧区水利科学研究所对生态需水量的研究工作是针对西北干旱区进行的，而林地与草地的计算方法多是面积定额或者植株定额等方法，本文以干旱草原区达茂旗天然植被生态需水量进行研究，按照区域生态的植被种类对草场进行研究，对植被土壤的含水率进行测定，来进行耗水量的计算，如表1、表2所示。

本研究针对各区域不同地下水埋深对植被面积进行分类，在此分类基础上计算生态需水量，得到植被全年最低需水量。表1表2显示植被的种类和用水量，随着植被生长状况、分布范围的变化而变化。据此可以预测未来规划年份的植被需水量。

表1 草原植被的种类

表2 牧草的需水量

2 干旱草原区植被需水量计算的方法

干旱区植被生态的需水量计算，要按照植被具体的类型和所处地区、生态环境及水文地质条件等情况，确定计算方法，不同计算方法有着不同的优缺点和适用范围，可以灵活选择。

以面积定额法为例，确定干旱草原区达茂旗植被面积，对生态需水的定额进行计算，确定生态需水量，对生态需水量和进行生态需水总量的统计，其计算公式为：

其中W代表着植被生态的需水总量，Wi代表植被的类型，而i代表着生态的需水量，Ai代表植被的类型，i面积ri是植被的类型，i是生态的需水定额。按上式计算得全年达茂旗天然植被现状生态需水量为5.281×108m3，年内生态需水量变化规律为：从各月份来看，植被生长关键期(4月～9月)需水量为4.45×108m3，占全年需水量的84%，尤其是在5、6、7月这三个月，植被生长的旺盛时期，蒸腾量大，生态需水量多，占全年的50%；其余月份植被蒸腾较小，生态需水量也相对较少。

使用面积定额法更适用在基础条件好地区、植被类型，例如：有着人工绿洲和农田系统的需水量是计算，可以计算出植被的生态需水量，还能确定出不同类型的植被需要的水定额，明确单位时间和单位面积植被类型的水量消耗。计算出地区土地类型与植被类型，生态需水的定额，计算出系统生态的需水量。

很多因素都会影响植被的耗水量，植被生态的需水定额很难测定，一般是按照实际测定对不同类型植物蒸散量和水分供给量，结合植被系数确定出不同植物的类型。因为实测数据不能正确体现出植被生态的需水差异，所以，要了解不同植被生态的需水就要根据不同区域和土地类型及植被等差异，进行相应生态需水定额的计算。

干旱地区达茂旗草原水资源的供需矛盾日益突出，而且植被的退化在干旱区也越来越严重，很多植被已经有了生态需水量计算的方法，却不具备长序列数据的支持与实践的验证，而且评价标准并不统一，导致应用者不能确定计算结果。所以未来基础数据库和体系的建设需要进一步加强，才能计算出生态需水量的基础数据与理论依据。

很多先进的技术都对植被的生态需水量进行了计算，而且证明了具有科学性与先进性，受到影像资料分辨率与实效性影响，在数值的提取上并不成熟。只有结合野外实践工作与调查，才能得到更丰富的资料，建立起计算的模型，实现完善的计算，得到可靠的计算结果。而且未来使用3S0技术，使信息的提供能够更好的完成对植被和生态系统进行动态的监测，做出实时的评价。

在宏观的角度研究，可以了解植被的生态需水研究成果，在微观的角度分析，对植被耗水规律研究成果并不多见，而且不同植物、类型植被经过不同环境的演替，都会形成不同生理特征，具有差别极大的耗水机理，又由于水分来源各不相同，同区域同植被也会有不同的生态需水，所以计算要按照不同情况进行区别，以不同分布、盖度、地下水位、水分补给等情况，对生态需水量进行综合补给，按照不同研究类型，进行试验和研究，确定植被生理和耗水的规律，建立起科学的、合理的生态需水理论体系与计算方法。

3 结论

综上所述，干旱草原区达茂旗的植被需水量会受到资源的开发和利用的影响，供水不足时，就会发生退化，导致生态环境被破坏。所以，一定要做好天然植被生态需水量的计算，使用水分循环水量的平衡方法，对植被的生态系统进行水分来源和转化规律的研究，能够有效提高干旱地区草原水分的用效利用，也能得出准确的计算结果，是有利于干旱草原区天然植被生态需水量研究工作的。

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