下界值 干旱区自然植被恢复合理生态水位研究综述*.doc

中国科学院新疆生态与地理研究所，乌鲁木齐； 新疆奎屯市水管理部门,奎屯 关键词：干旱区自然植被 合理生态水位 干旱区自然植被是干旱区生态系统的重要组成部分，是生态系统的主要生产者。 它是自然环境最直观的反映，对于抑制荒漠化进程、保护生物多样性具有重要意义。 植被与生态环境关系的研究一直是植物生态系统的一个重要方面。 研究干旱地区植物群落与生态环境的关系，将更好地阐明干旱地区的生态环境状况以及影响生态环境的环境因子的变化趋势。 水作为干旱地区最关键的生态环境因素，不仅是干旱地区绿洲生态系统形成、稳定和发展的基础和基础，而且决定了干旱地区绿洲化和荒漠化两个极其对立和冲突的生态过程。地区。 环境演化过程。 干旱地区生物过程较弱，生物生态系统规模小、稳定性低。 地下水的变化将直接影响自然植物的生长发育，这与干旱地区脆弱的生态环境的保护密切相关。 影响自然植被生长的土壤湿度和盐度与地下水位的高低密切相关。 如果地下水位过高，溶解在地下水中的盐分在蒸发作用下，会沿着毛细管向上流动积聚在表层土壤中，造成土壤盐碱化，对植物造成盐胁迫； 如果地下水位太低，毛细管向上的水流就不容易到达植物根部。 上层土壤变得干燥，导致植物生长受到水分胁迫，生长不良。 植物生命活动受到明显抑制，大部分衰退、退化、死亡。

只有当地下水位处于更佳生态水位时，植被才能生长良好，其他生态因素的变化对植物生长的影响很小，即不发挥限制因素的作用。 因此，研究干旱区自然植被恢复的合理生态水位，首先必须充分认识现有植被物种生存的适宜阈值（生长的更佳阈值、耐受限度），并揭示植被物种之间的耦合关系。水资源和植被。 关系。 探索地下水、土壤环境（土壤含水量、含盐量）与植被生长之间的复杂关系，确定适宜的生态水位和更佳水文地质环境，利用对植被生存环境条件的了解，探索研究中的植被群落面积 根据演替规律，干旱地区合理利用地下水后，以植被背景值作为标准，衡量土壤在水位和水质变化条件下所能生存的植被。 这有利于极端条件下的生态建设和保护与恢复。 预测土地盐碱化和荒漠化程度，对于干旱地区地下水的合理开发、利用和保护，维持良好的土壤环境和植被正常生长，促进生态环境的良性循环具有重要意义。 针对这一情况，国内外一些学者开展了自然植被恢复的合理生态水位研究，并取得了一定进展。 2 国内外研究 2.1 国外自然植被恢复合理生态水位研究内容 生态水文学（eco-）是20世纪90年代以来兴起的一门边缘学科。 它是一门研究涉及水文学和生态学问题的科学。

生态水文学经常被生态学家用来描述地下水位和湿地植物分布之间的关系，但它也可以用来描述其他环境中植物和水之间的关系。 现在，越来越多的水文学家开始关注水流速度如何影响河道植被生长以及河流状况与滨水植物生态过程的关系。 生态水文关系在干旱地区生态系统中也发挥着同样重要的作用。 生态学家已从微观层面研究生理水与植物个体生长的关系发展到关注区域水文循环过程与植被群落演替和生态过程的关系。 这样，由于生态学和水文学的广泛交叉和相互渗透，逐渐形成了生态水文学。 在生态水文学的形成和发展过程中，干旱地区自然植被恢复的合理生态水位研究已成为生态水文学的重要组成部分，并受到各国学者的广泛关注。 国外干旱地区生态水文研究的典型例子集中在地中海地区。 Hiler、本泽、杨剑峰等也指出干旱地区更佳地下水位深度为1.5m。 这里值得一提的是，对柽柳天然苗的研究也表明，它在地下水位深度大于1.2m时生长。 沙丘间湿地也与上述研究结果一致。 梅雪，等。 研究了不同地下水深度植物的生理反应，提出了植物进行光合作用等生理功能的地下水深度阈值。 由于土壤盐碱化与浅层地下水位并存，高盐度直接影响作物产量，资助项目有：国家自然科学基金重点项目（）和中科院知识创新重大项目（KZCX1-08-03）。 通讯作者：**宁，E-mail：@ms.xjb.：****-****32 土壤质量，澳大利亚学者R.Ri通过模型建立了土壤盐渍化与地下水位深度之间的模拟，并研究土壤盐分含量发现：土壤盐渍化的大小取决于土壤的物理性质、地下水位的深度和根系的深度 2.2 国内研究 2.2.1 国内研究的相关概念 国内相关学者有从不同角度研究了植物生长与地下水位的关系，提出了沼泽水位、化学水位、适宜生态水位、生态胁迫水位、荒漠化水位、临界深度和更佳水文地质环境等盐度概念。

综上所述，生态水位的定义是：由于干旱地区降水稀少，地带性荒漠植被十分稀疏。 在生态环境中发挥重要作用的是依赖地下水、主要分布在河流中的非地带性中生和旱生中生植被。 边、湖边、扇缘溢流区的生长条件与地下水埋深密切相关。 因此，维持地带性自然植被生长所需水量的浅层地下水位称为生态地下水位（简称生态水位）。 当地下水位埋藏深度超过适宜生态水位时，植被生长更好，即生态因子的强度发生一些变化，对植物影响很小，即不起到限制因素的作用。 当植物处于荒漠化水位时，生态因子偏离适宜区域时会发生轻微变化，植物就会发生显着的变化。 地下水位越接近荒漠化水位或盐化水位，植物生长就越受到抑制，水位变化受到的影响也越大。 反应更加灵敏。 当地下水位下降超过荒漠化水平时，植物生命活动受到显着限制，即使是深根乔灌木也难以利用水分。 自然植被衰退、退化或死亡，荒漠化程度加剧，逐渐由固定沙丘变为半固定沙丘。 演变成半移动和移动沙丘。 范自力将地下水埋深1m以内定义为沼泽水位，地下水埋深1-2m以内为盐化水位，地下水埋深2-4m以内为适宜生态水位，地下水埋深4-6m，即对于植物来说，对生长发育造成胁迫的地下水位也称为生态警戒水位，地下水深度大于6m的定义为荒漠化水位。

2.2.2 国内研究内容及计算方法 国内多项研究证实了干旱地区地下水环境变化对脆弱生态环境的影响及其与荒漠化、盐碱化的密切关系。 地下水位和水质的变化直接影响沙生植物和旱生植物的生长发育。 次生土壤盐渍化分布与地下水呈正平衡趋势的地区一致。 地下水位高，地面蒸发强，并伴有地下水和土壤中盐分的积累。 另一方面，土地荒漠化是由河流停流、地下水位下降和水质变化引起的。 尽管干旱地区以植被减少为特征的土地荒漠化并不完全是由水源条件的变化造成的。 合理的地下水位和水质对于维持良好的土壤水盐条件和植被生长发育具有重要意义。 国内自然植被恢复合理生态水位的研究方法可概括为定性研究和定量研究：（1）定性研究：国内自然植被恢复合理生态水位研究多侧重于定性研究：崔亚丽、邵经理重点针对西北地区干旱的具体生态环境条件，通过分析凝结水对psoma植物的影响以及地下水埋深对植物生长和土壤盐碱化的影响下界值，认为维持合理的生态地下水位是防止植物死亡和土地荒漠化的关键。 张元明、陈亚宁等应用定量分类（定量分类常采用双向指示种分类（Two-，））和排序方法对新疆塔里木河中游植被进行多元统计分析。 从定量的角度来看，CCA（基于对应分析发展起来的）典型对应分析（nce，CCA）排序图直观地揭示了决定塔里木河中游植物群落分布的环境因素主要是地下水位和土壤水分含量，建立回归模型。

唐梦玲、徐恒利、曹丽静等根据西北地区气候和水资源的基本特征，分析了植被分带、生存适应性和演替与地下水的关系，阐述了地下水开采对植被的影响。 。 结果表明，植被的分布、生存和演替主要受水和盐条件的控制。 （2）定量研究：张莉、董增川等人对植物生长与地下水位的关系进行了深入研究，并定量描述了它们之间的关系。 基于生态适宜性理论，基于塔里木河干流典型植物随机抽样调查数据，建立了干旱地区几种典型植物生长与地下水位关系的对数正态分布模型。 基于建立的模型，获得了干旱地区典型植物的更佳地下水位、适宜地下水位范围以及对环境因子的耐受性。 与同为干旱区的黑河流域下游额济纳旗的实测和调查数据进行对比分析，结果是合理的，从而证明该模型对于合理生态水位的界定也是合理的自然植被下。 一个地区的合理生态水位应在一个范围内。 其中，它可以用上限和下限来表征。 自然植被物种生存适宜阈值（生长的更佳阈值、耐受限度）的确定，也是由于不同地区气候、土壤质地等因素的差异。 同一种植物在不同地区生长都有适宜的潜水深度范围。 可能存在差异。 地下水位临界深度上限是指在自然植被生长范围内控制土壤表面盐分积累量的地下水最小深度。 这并不是说土壤中盐分的积累是绝对不允许的，而是说盐分的积累不能损害植物的生长。 该值是随不同季节和地点变化的地下水动态； 其下限值是指不引起自然植被衰退的地下水更大深度。 其价值因植物种类不同、地理环境不同等而差异很大。

自然条件下，在研究地下水临界深度和自然植被衰退时，常常引起人们关注的是土壤含水量。 潜水深度决定土壤含水量。 因此，归根结底，潜水深度控制着自然植被的生长。 决定因素。 因此，为了研究自然植被恢复的合理生态水位，确定合理生态水位的下限，宋玉栋、范自力等人基于30实测剖面数据：θ=35.72exp(-0.185H) 式中：θ——土壤剖面平均含水量（%）； H——地下水位深度（m）； 按此公式计算，当地下水位埋深为1.0~2.5m时，土壤平均含水量为26.1%，为新疆平原地区毛细管持水量的96.3%。 因此，这个埋藏深度非常有利于植物生长； 当地下水位深2.5～4.5m时，土壤平均含水量为19%，为新疆平原地区毛细管持水量的19%。 70%的持水量仍在适合植物生长的范围内； 地下水位深4.5-6.5m时，土壤平均含水量为13.1%，接近某些植物的枯萎系数； 当地下水位为6.5m~10m时，平均含水量为8.2%，基本小于植物的枯萎含水量，植物就会枯死。 但由于不同地区的气候、土壤质地等因素不同，同一种植物在不同地区生长的潜水深度范围也可能不同。 根据塔里木河流域地下水蒸发观测数据，潜水蒸发量在2m处为转折点，潜水埋深在2m处，土壤盐分积累速率加快，土壤盐分积累速率随着地下水埋深的增加呈指数递减增加。

潜水埋藏深度大于其最终蒸发深度（4.0~4.5），土壤水分不能满足植物的需要。 即当潜水深度为HH max 时，蒸发强度E=0。 对于地下水位在4.5m以上的干旱地区，土壤湿度基本可以满足乔灌木生长的水分需要，不会发生荒漠化； 4.5-6.0m之间，土壤水分不足，植被开始退化，存在沙化威胁。 警告水位； 6.0~10.0m，土壤含水量小于萎蔫含水量，植被枯萎，是荒漠化多发的水位。 因此，对于特定区域，采用大多数植被的临界地下水埋深作为植被的临界地下水埋深指标。 例如，在内陆盆地，当大多数植被处于良好生长状态时，潜水深度的下限指标为2.0-2.5m，当植被稀疏、腐烂时，潜水深度的临界指标为4.0-4.5m。 塔里木河流域最适宜自然植被生长的地下水位为2.0-4.0m。 陈亚宁等通过研究地下水位与植物生理变化的关系。 首次揭示了塔里木河下游合理生态水位、地下水位及胡杨胁迫情况。 临界地下水位。 由于生态调水，河道一定范围内的地下水位明显上升。 此外，不同种类的植物具有不同的抗旱特性和生长所需的地下水位，这是由不同植物的生理特性决定的。 当生态调水引起的地下水位上升随距离的不同表现不同时，地表植被的响应也不同。 深根植被的响应范围较大，如胡杨、柽柳等。浅根植被（如许多草本植被）受水分条件的限制，响应范围相对较小。 结果表明，河道附近地下水埋深可维持在3.5～4.5m之间，是塔里木河下游胡杨生存的合理地下水埋深。 4.5 m为胡杨正常生长的应力埋深，当地下水埋深在9～10 m时，塔里木河下游胡杨的应力埋深为