民勤沙井子地下水对荒漠植被演替的影响

向玫，要静，王具元

(1.白龙江林业管理局林业科学研究所,甘肃 兰州 730070；2.甘肃林业职业技术学院,甘肃 天水 741020)

民勤沙井子地下水对荒漠植被演替的影响

向玫1，要静1，王具元2

(1.白龙江林业管理局林业科学研究所,甘肃 兰州 730070；2.甘肃林业职业技术学院,甘肃 天水 741020)

基于对民勤沙井子地区不同时期植被调查数据，研究了不同群落自然植被在地下水影响下的植被演替过程，结果表明:自20世纪80年代中期以后，沙井子地区地下水位和水矿化度不断下降，地下水位由1988年的9 m降至2015年的24.62 m；水矿化度由1963年的2.93 g·L-1降至2015年的0.78 g·L-1；随着地下水位的下降，植被向旱生方向演替；水矿化度高低直接影响植被的种类。

地下水；荒漠植被；演替

1 自然概况

民勤是河西走廊最东端的一块绿洲，沙井子位于巴丹吉林沙漠东南缘，地理位置为103°05′ E，38°38′ N，海拔1 378.5 m，通常是指治沙站、沙井子、薛百乡，总面积230.6 km2。其东北被腾格里沙漠所包围，西北有巴丹吉林沙漠环绕，盆地中部为经石羊河冲积、湖积形成狭长而平坦的绿洲带，是我国典型的荒漠绿洲之一[1]。该区属温带干旱气候类型，其特点是：日照强烈，温差较大，干旱少雨，蒸发量大，风大沙多。年平均气温7.6 ℃，年平均降水量113.2 mm，年平均蒸发量2 604.3 mm，干燥度5.1，≥10.0 ℃积温3 036.4 ℃，无霜期175 d，年平均风速为2.5 m·s-1，年平均≥17 m·s-1的大风日数达28.6 d，起沙风速为4.5～5.0 m·s-1，平均沙尘暴日数25.6 d。是全国浮尘、扬沙、沙尘暴最严重地区之一，也是沙尘暴的主要策源地，土壤为灰棕漠土、风沙土，pH值7.5以上。天然草本植被有芦苇、沙米、盐生草；灌木主要有白刺、红砂、沙蒿、红柳、蒙古沙拐枣等。

2 研究方法

20世纪60年代初，有关部门对民勤湖区及沙井子地区的地质、地形、气候、水文、土壤植被系统特征进行了调查。自1984—1993年，甘肃省治沙研究所对沙井子地区进行长期定位观测，同时利用监测井观测地下水位，并取样测定水矿化度。

2003—2004年，在沙井子地区选择典型群落进行调查，调查记录内容主要包括种类、株数、高度、冠幅，密度，并计算盖度和重要值。同时利用监测井观测地下水位，并取样测定水矿化度。

2015—2016年，根据从固定沙丘到流动沙丘的变化梯度，在5 km长的样带上分别选择在固定沙丘、半固定沙丘、流动沙丘上各设立典型样地进行植被调查，同时利用监测井观测地下水位，并取样测定水矿化度。

3 结果与分析

3.1 地下水位的变化

对地下水的强烈开采已使民勤盆地地下水的脆弱性增加，地下水资源的可开采性和地下水水位的可恢复性降低[2，3]。20世纪60年代，分布于(半)固定沙丘地带性的普通灰棕荒漠土地下水位在2～4 m。流动沙丘丘间地地下水丰富，水位在1～2 m，受到地形和地下水的影响，土壤为非地带性的荒漠化草甸土，风沙土和盐化草甸土。砾质戈壁地区受到祁连山雪水的影响，地下水在2～4 m，干沙层较厚。20世纪80年代中期以后，由于人为活动程度加剧与地表来水减少，打破了地下水动态平衡，地下水位1988年为9 m，1994年为12.99 m[4]，2008年为17.29 m[1]，2011年位20.85 m，2015年为24.62 m。

3.2 地下水矿化度的变化

研究表明(表1)，沙井子地区地下水矿化度在不断地下降，这与绿洲内部地下水矿化度的变化恰恰相反，究其原因可能有以下几种：(1)降水稀少、蒸腾作用强烈，土壤中来自上层的水分输入严重缺乏，但是由于地下水埋深大于盐分随水分上升临界深度(2 m)，土壤和地下水中的盐分不能随土壤毛管上升而向地表聚积，故土壤浅层矿化度(盐分)下降；(2)持续超采地下水，导致民勤绿洲区地下漏斗形成，绿洲和荒漠边缘出现地下水的反向补给，地下水的径流排泄形成的盐分迁移；(3)抽取深层地下水淡水；(4)降水、灌溉的淋溶作用使浅表层的土壤脱盐，地表盐渍类型与地下水化学类型有一定联系；(5)一些积盐性植物(柽柳、盐爪爪)等衰退和消失，使土壤盐分下降；(6)随着地下水位的下降，矿化度降低可能与深层低矿化度承压水的补给有密切的关系。(7)研究区属于民勤绿洲外围，而绿洲外围以侵蚀为主，绿洲内部以盐渍化为主。

3.3 地下水影响下的植被演替过程

图2 地下水对荒漠植被演替的影响

地下水位(1～2 m)和矿化度(1～2 g·L-1)都很小时，丘间低地有大量的荒漠化草甸植物，主要有芦苇、拂子茅、赖草、刺儿菜、芨芨草等，盖度多在30%以上。这些植物由于地下水位浅，一般生长都比较繁茂；当水位较小，但矿化度过高(≥4 g·L-1)时，由于土壤盐分太大，缩小了植物的生存空间，出现了裸地(图2)；随着水位埋藏深度和矿化度的增加，立地类型也发生了变化，(半)固定沙丘出现了一些耐旱、耐盐性很强的灌木植被，如柽柳、盐爪爪、红砂、白刺等，植被盖度最高可达70%，草本植被的盖度也在25%～30%之间。从植被盖度和地下水位来看，红柳盖度很大程度上受到地下水位的影响，低下水位高(3 m左右)时，盖度可达50%～70%，而地下水位下降到一定程度(>10 m )时，植被盖度<10%；当地下水位超过一定限度(≥5 m)时，苦豆子、胖姑娘等已不多见，盐爪爪已消失，柽柳处在消亡的边缘。

4 结论

由于石羊河注入民勤的水量逐渐减小，加之地下水的大量抽取，以及大面积造林和开荒，使民勤绿洲地下水资源问题日趋严重，造成绿洲边缘土地旱化，植被的旱生化程度进一步加剧，主要表现为:

(1)20世纪60年代，当地下水位较高时，湿生、中生的草甸植物较多，90年代地下水位迅速下降，土壤水分下降，芦苇表现出很强的适应性，并得以生存，其余大量的草甸植物均已衰败以至消亡[4]。

目前在10m2×10m2样方中草甸植物仅有2～3种。

(2)白刺作为研究区的建群种，其表现出非常强的抗旱性和较大的生态幅，对沙区水分有很强的适应性。

(3)随着地下水位的下降，地下水矿化度不升反降，植被由湿生、盐生向旱生转变。

[1] 马金辉，韩金华，张艳林. 近10年来民勤盆地地下水埋深的空间异质性分析[J].干旱区地理，2013，36(1)：1-7

[2] 李海涛，许学工，肖笃宁.民勤绿洲水资源利用分析[J].干旱区研究，2007,24(3):287-295

[3] 李启森，赵文智，冯起.黑河流域水资源动态变化与绿洲发育及发展演变的关系[J].干旱区地理，2006，29 (1):21-28

[4] 彭鸿嘉，傅伯杰，陈利顶，等. 甘肃民勤荒漠区植被演替特征及驱动力研究—以民勤沙井子为例[J].中国沙漠，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，大学，主要从事林业科学研究及林业制图工作，Email：410161575@qq.com

王具元(1975-)，男，甘肃定西人，硕士，主要从事水土保持监测研究，Email：706318310@qq.com

P463.222

A

10.13601/j.issn.1005-5215.2017.04.016