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地下水作为干旱半干旱地区宝贵的水资源,是当地生态系统存在的基础。随着地下水资源开发程度的不断加大,干旱区普遍存在地下水位大幅度下降、水资源衰竭、水质恶化、生态环境退化等问题。干旱半干旱地区,地下水位埋深浅,土壤蒸发强度大,溶解于地下水中的盐分在表土层发生聚积,引发土壤盐渍化。同时,地表植被的组成、分布及长势与地下水以及与地下水有关的土壤水盐有着密切的关系,尤其是浅层地下水。在干旱半干旱地区,依赖地下水的生态系统广泛分布。天然植被作为干旱半干旱地区自然环境最直观的反映,其数量和组分因水分条件的不同而变化,因此地下水在天然植被的退化和恢复过程中显得尤为重要。 额济纳绿洲,地处黑河下游,水资源短缺,植被退化严重,生态环境脆弱,是实现黑河流域生态治理目标极为关键的地区。为了遏制和缓解黑河中下游生态环境的持续恶化,从2000年开始,国家以黑河分水方案为依据,对黑河干流水量进行了统一管理和调度,该方案的实施,对下游生态的恢复起了巨大作用。本文以黑河流域下游额济纳绿洲为研究对象,以1998年6月、2003年6月和2015年6月三期地下水、土壤和植被指数数据为信息源,借助Mann-Kendall检验法、地统计学分析、主成分分析、灰色关联分析和梯度分析等方法,对比分析了分水管理政策实施16年来研究区水环境的变化特征,土壤盐渍化对地下水环境变化的响应机制以及植被恢复状况。结果表明: (1)自2000年黑河流域实施分水以来,东、西河代表性水井地下水位埋深呈现为抬升趋势。水位埋深年际、年内曲线波动明显,其空间分布呈现为斑块状分布格局。从1998年到2015年,分水政策实施16年来,额济纳绿洲地下水矿化度总体上表现为减小趋势,水环境条件得以改善。地下水矿化度和离子组分的空间分布均呈现为斑块状分布格局。影响研究区地下水化学形成的因素主要有溶解/沉淀作用、蒸发浓缩作用、阳离子交换吸附作用等。 (2)研究区土壤盐分表聚特征明显。黑河下游土壤盐渍化类型主要为氯化物-硫酸盐型。研究区土壤盐分剖面类型可分为表聚型、振荡型和均匀型剖面。地下水位埋深是土壤盐分积累的决定因素,是土壤发生盐渍化的重要条件。而地下水中的可溶性组分的含量决定了土壤含盐量的多少。不同土层土壤含盐量与地下水特征变量之间存在显著正相关。由地下水特征变量和不同土层土壤盐分含量的灰色关联分析知,决定土壤盐渍化的地下水特征变量在不同土层有较大差异。 (3)研究区1998-2015年期间植被指数年际变化特征曲线呈现波动性上升趋势。不同时期植被指数的空间分布格局较为一致,植被指数的高值区主要沿东、西两河分布。从1998年到2015年,裸露地面积减小了7.32%,而稀疏植被区、中等植被区和茂密植被区的面积分别增加了1.42%、5.80%和0.10%。 (4)借助双向指示种分析方法(TWINSPAN)可将黑河下游植物群落分为6个主要植物群从。研究区土壤水分、盐分和质地均随土层深度和植被类型的变化而变化。群落Ⅳ(白刺、红砂和梭梭)同其它群落相比,拥有最低的土壤水分含量、盐分含量、黏粒含量和粉粒含量,以及最高的沙粒含量。黑河下游额济纳绿洲土壤含水量是制约研究区植被生长状态的决定性因素,土壤盐分和地下水矿化度在水分条件适宜植被生长的前提条件下影响植被的生长状态。