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摘 要：乌兰布和沙漠地区气候干旱，降雨稀少、蒸发强烈、生态环境脆弱，因此地下水位埋深对植被生态有重要影响。根据乌兰布和沙漠上对植被的随机样方调查以及实测研究区潜水位埋深情况，分析吉兰泰湖盆区地下水位与植被生长的关系。通过模拟研究区风沙土内毛细水上升过程及典型沙生植物梭梭、白刺的根系特征，计算吉兰泰湖盆区适宜植物生长的最佳地下水埋深。
关键词：乌兰布和沙漠；吉兰泰湖盆区；地下水位埋深；植被；最佳地下水埋深
1 引 言
在西北荒漠、半荒漠区的最东沿，我國华北与西北的结合部，乌兰布和沙漠就坐落在这里，是内蒙古阿拉善盟典型沙漠区向草原过渡的草原化荒漠地带（半荒漠地带），因为西北荒漠化正在不断扩展，而乌兰布和沙漠处在向东扩张的前缘地带。区域内由于气候颇为干燥、降水量稀少、蒸发量大，导致整个生态环境十分恶劣，但是很多生命力顽强的天然植物仍然能生长，这在维护该地区生态环境起到了很大的作用。水对干旱沙漠地区天然植物生长的影响起到关键因素，是维持植被生态系统的基础。由于该区域身居内陆，腹地年降水量小于100mm，相比而言，沙漠下伏的吉兰泰盆地地下水资源量十分充裕，地下水的水位看似埋深实际却是较浅，而这个区域内如梭梭、白刺等天然植被补充水分的主要来源，就是地下水资源。在干旱区水文循环中起着举足轻重的作用。研究掌握地下水与沙漠植被的关系对荒漠植被生长发育具有重要意义。
对于地下水与植被方面的研究主要集中于我国西北地区。郝兴明、陈亚宁等人[1]通过划分的6个不同梯度地下水位埋深分析了塔里木下游植物物种多样性与地下水位埋深的相关性。乔云峰、王晓红等人[2]对和田绿洲生态植被状况与地下水质和水位之间的关系进行了分析，证实地下水水位的高低对野生生态的分布起着重要作用。孙宪春、金晓媚等人[3]基于混合分布函数与数据直方图的关系，利用遥感数据中归一化植被指数NDVI，获得银川平原地下水位埋深与植被影响的正态分布密度函数。唐梦玲、徐恒力等人[4]认为西北内陆河流流域下游植被群落演替规律与地下水位埋深的增加呈现明显的相关性。在地下水位与植被关系的研究中，“地下水生态平衡埋深[5]”、“生态水位线[6]”、“生态地下水位[7]”、“生态安全地下水埋深[8]”等相关概念相继提出。本文主要研究乌兰布和吉兰泰沙漠湖盆区地下水位与植物生长的关系，通过调查分析结果得出该研究区域的地下水生态适宜水位范围，从而为维持荒漠生态系统的稳定性，防治沙漠化提供有效科学理论与依据。
2 方法原理
采用实地调查并且结合遥感解译调查的方式对吉兰泰沙漠湖盆区的植被进行调查研究。
在研究区全区范围内对乌兰布和沙漠的107个潜水井采样点采用实测的方法进行调查，实测各井位潜水埋深，并应用高精度GPS确定井位。
于研究区范围内采用随机取样的方式，选取研究区内不同区域植被生长密度较为均匀处，针对典型乌兰布和沙漠地下水生植被白刺、梭梭等群落，布设43个规模为100m×100m的样方。同时，通过采用“五点法”，即在100m×100m的样方四角以及中心布设五个规模为10m×10m的小型样方，并在小样方中进行调查。
3 结果分析
根据对研究区内18个分布在湖盆内部、边缘、区间洼地内涉及梭梭群落的样方的植被调查相关资料，以及此18个样方附近地下水水位埋深数据资料，分析地下水位埋深与梭梭群落覆盖度的关系，见下图2。吉兰泰湖盆内部地下水位埋深小于3m，植被覆盖度在15%-30%范围内；在地下水位埋深大于3m，湖盆边缘地带，植被覆盖度低于15%。且植被覆盖度在上述两种情况下都随着地下水位的下降而减小，当地下水埋深超过10m时，植被覆盖度降至为零。此外，地下水位埋深和植被覆盖度不是简单的线性关系，这两者之间的关系在不同的地貌单元没有可比性。如下变化曲线图所示，地下水位埋深一般小于1.2m的沙丘
图2 梭梭群落覆盖度随着地下水埋深变化曲线
间洼地，其梭梭群落的植被覆盖度小于地下水埋深为3m的湖盆边缘区域。地下水位埋深较大时，植物吸收水分是通过它的根系的，但是在这个地区它们并不能充分吸收水分，这样的话对植物的生长是不利的；反之，当地下水位埋深较小时，地下水上升至地表，是通过毛细作用，这样水多了之后，会造成水淹的情况，从而造成缺氧环境，这样强蒸发作用加强，从而导致水分缺失，致使土壤盐分过高，反而对植物生长起到抑制的作用[9]。
为了维护沙漠湖盆区生态环境的良性发展，我们在探索地下水位埋深与植被生长关系的同时应利用两者的相关性寻求出需要怎样的要求才能满足生态环境，怎样能够维持浅层地下水的埋藏深度，因为这些都是非地带性自然植被生长所需要的水分。
因此，根据毛细水的特性，结合诸多的情况，我们提出的以下生态环境，这个生态环境是适合于地下水生植物的最佳地下水生态环境：
最佳地下水埋深=根系深度+毛细上升高度
基于传统的地下水动力学理论（利用自行设计的毛细上升装置），通过对研究区风沙土毛细上升过程的模拟，结果表明：毛细上升过程可用分段用函数拟合经验公式和生物生长函数
表示，得出研究区风沙土毛细上升的理论最大高度为0.84～2.05 m。
通过野外调查，我们对研究区梭梭和白刺进行研究，这两种植物是典型沙生植物，他们主要分布于全新统风成沙孔隙潜水含水岩组，梭梭以及白刺的垂直根系一般分别为1～5m，1～3m。
根据我们试验获得的研究区风沙土毛细上升理论最大高度0.84～2.05 m，以及式1中我们可以推算得出研究区最佳地下水埋深处于2～5m。同时，通过我们野外实际观测可以得到的梭梭以及白刺生长状况与地下水位埋深的关系情况，当地下水位埋深于1.8～4m研究区内梭梭以及白刺的适宜生长水位。
因此，研究区最佳地下水埋深为1.8～4m，此地下水埋深范围内毛细水能为植物生长提供充足水分，植物根系能实现对毛细带高度的生理适应性调整，植物生长良好，植物生态系统稳定。 4 结 论
本文以乌兰布和沙漠覆盖的吉兰泰沙漠湖盆区作为研究对象，通过理论分析、野外调查、室内试验的方法，研究地下水位与植被的关系，探讨适宜植被发育的生态地下水位，并得出以下结论：
（1）通过对研究区布设潜水井以及18个梭梭群落样方调查区内潜水位埋深增大而减小。吉兰泰湖盆内部，地下水位小于3m时，植被覆盖度大于15%；吉兰泰湖盆边缘地带，地下水位大于3m，植被覆盖度小于15%；当地下水位埋深大于10m时，不适宜梭梭生长。
（2）通过模拟计算研究区内毛细上升理论最大高度为0.84～2.05 m。根据梭梭、白刺两种典型沙生植物根系特征，得到研究区内最佳地下水埋深为1.8～4m。
参考文献
[1] 郝兴明，陈亚宁，李卫红，等.塔里木河中下游荒漠河岸林植被对地下水埋深变化的响应[J].地理学报，2008，63（11）：1123-1130.
[2] 乔云峰，王晓红，沈冰，等.和田绿洲地下水特征及其对生态植被的影响分析[J]. 长江科学院院报，2004，21（2）：28-31.
[3] 孙宪春，金晓媚，万力.应用混合绿洲地下水特征及其对生态植被的影响分析[J].地学前缘，2008，15（5）：343-348.
[4] 陈亚宁，张宏锋，李卫红，新疆塔里木河下游物种多样性变化与地下水位的关系[J].地球科学进展，2005，20（2）：158-165.
[5] 张惠昌.干旱区地下水生态平衡埋深[J].勘察科学技术，1992，（6）：9-13.
[6] 张森琦，王永贵，朱桦，等.黄河源区水环境变化及其生态环境地质效应[J].水文地质工程地质，2003，03.
[7] 宋郁东，樊自立，等.中国塔里木河流域水资源与生态问题研究.新疆人民出版社[D]，烏鲁木齐：2000.
[8] 杨泽元，王文科，黄金廷等.陕北风沙滩地区生态安全地下水位埋深研究[J].西北农林科技大学学报（自然科学版），2006，34（8）：67-74.
[9] 马媛.西北沙漠湖盆区毛细水上升特性及其植物生态学意义—以乌兰布和沙漠吉兰泰湖盆区为例[D].西安：长安大学.2009
基金项目：SEE生态协会资助项目“乌兰布和沙漠地下水资源及其生态效应研究”项目
作者简介：潘艺华（1990—），女，长安大学环境科学与工程学院硕士研究生，地下水科学与工程专业。
关键词：乌兰布和沙漠；吉兰泰湖盆区；地下水位埋深；植被；最佳地下水埋深
1 引 言
在西北荒漠、半荒漠区的最东沿，我國华北与西北的结合部，乌兰布和沙漠就坐落在这里，是内蒙古阿拉善盟典型沙漠区向草原过渡的草原化荒漠地带（半荒漠地带），因为西北荒漠化正在不断扩展，而乌兰布和沙漠处在向东扩张的前缘地带。区域内由于气候颇为干燥、降水量稀少、蒸发量大，导致整个生态环境十分恶劣，但是很多生命力顽强的天然植物仍然能生长，这在维护该地区生态环境起到了很大的作用。水对干旱沙漠地区天然植物生长的影响起到关键因素，是维持植被生态系统的基础。由于该区域身居内陆，腹地年降水量小于100mm，相比而言，沙漠下伏的吉兰泰盆地地下水资源量十分充裕，地下水的水位看似埋深实际却是较浅，而这个区域内如梭梭、白刺等天然植被补充水分的主要来源，就是地下水资源。在干旱区水文循环中起着举足轻重的作用。研究掌握地下水与沙漠植被的关系对荒漠植被生长发育具有重要意义。
对于地下水与植被方面的研究主要集中于我国西北地区。郝兴明、陈亚宁等人[1]通过划分的6个不同梯度地下水位埋深分析了塔里木下游植物物种多样性与地下水位埋深的相关性。乔云峰、王晓红等人[2]对和田绿洲生态植被状况与地下水质和水位之间的关系进行了分析，证实地下水水位的高低对野生生态的分布起着重要作用。孙宪春、金晓媚等人[3]基于混合分布函数与数据直方图的关系，利用遥感数据中归一化植被指数NDVI，获得银川平原地下水位埋深与植被影响的正态分布密度函数。唐梦玲、徐恒力等人[4]认为西北内陆河流流域下游植被群落演替规律与地下水位埋深的增加呈现明显的相关性。在地下水位与植被关系的研究中，“地下水生态平衡埋深[5]”、“生态水位线[6]”、“生态地下水位[7]”、“生态安全地下水埋深[8]”等相关概念相继提出。本文主要研究乌兰布和吉兰泰沙漠湖盆区地下水位与植物生长的关系，通过调查分析结果得出该研究区域的地下水生态适宜水位范围，从而为维持荒漠生态系统的稳定性，防治沙漠化提供有效科学理论与依据。
2 方法原理
采用实地调查并且结合遥感解译调查的方式对吉兰泰沙漠湖盆区的植被进行调查研究。
在研究区全区范围内对乌兰布和沙漠的107个潜水井采样点采用实测的方法进行调查，实测各井位潜水埋深，并应用高精度GPS确定井位。
于研究区范围内采用随机取样的方式，选取研究区内不同区域植被生长密度较为均匀处，针对典型乌兰布和沙漠地下水生植被白刺、梭梭等群落，布设43个规模为100m×100m的样方。同时，通过采用“五点法”，即在100m×100m的样方四角以及中心布设五个规模为10m×10m的小型样方，并在小样方中进行调查。
3 结果分析
根据对研究区内18个分布在湖盆内部、边缘、区间洼地内涉及梭梭群落的样方的植被调查相关资料，以及此18个样方附近地下水水位埋深数据资料，分析地下水位埋深与梭梭群落覆盖度的关系，见下图2。吉兰泰湖盆内部地下水位埋深小于3m，植被覆盖度在15%-30%范围内；在地下水位埋深大于3m，湖盆边缘地带，植被覆盖度低于15%。且植被覆盖度在上述两种情况下都随着地下水位的下降而减小，当地下水埋深超过10m时，植被覆盖度降至为零。此外，地下水位埋深和植被覆盖度不是简单的线性关系，这两者之间的关系在不同的地貌单元没有可比性。如下变化曲线图所示，地下水位埋深一般小于1.2m的沙丘
图2 梭梭群落覆盖度随着地下水埋深变化曲线
间洼地，其梭梭群落的植被覆盖度小于地下水埋深为3m的湖盆边缘区域。地下水位埋深较大时，植物吸收水分是通过它的根系的，但是在这个地区它们并不能充分吸收水分，这样的话对植物的生长是不利的；反之，当地下水位埋深较小时，地下水上升至地表，是通过毛细作用，这样水多了之后，会造成水淹的情况，从而造成缺氧环境，这样强蒸发作用加强，从而导致水分缺失，致使土壤盐分过高，反而对植物生长起到抑制的作用[9]。
为了维护沙漠湖盆区生态环境的良性发展，我们在探索地下水位埋深与植被生长关系的同时应利用两者的相关性寻求出需要怎样的要求才能满足生态环境，怎样能够维持浅层地下水的埋藏深度，因为这些都是非地带性自然植被生长所需要的水分。
因此，根据毛细水的特性，结合诸多的情况，我们提出的以下生态环境，这个生态环境是适合于地下水生植物的最佳地下水生态环境：
最佳地下水埋深=根系深度+毛细上升高度
基于传统的地下水动力学理论（利用自行设计的毛细上升装置），通过对研究区风沙土毛细上升过程的模拟，结果表明：毛细上升过程可用分段用函数拟合经验公式和生物生长函数
表示，得出研究区风沙土毛细上升的理论最大高度为0.84～2.05 m。
通过野外调查，我们对研究区梭梭和白刺进行研究，这两种植物是典型沙生植物，他们主要分布于全新统风成沙孔隙潜水含水岩组，梭梭以及白刺的垂直根系一般分别为1～5m，1～3m。
根据我们试验获得的研究区风沙土毛细上升理论最大高度0.84～2.05 m，以及式1中我们可以推算得出研究区最佳地下水埋深处于2～5m。同时，通过我们野外实际观测可以得到的梭梭以及白刺生长状况与地下水位埋深的关系情况，当地下水位埋深于1.8～4m研究区内梭梭以及白刺的适宜生长水位。
因此，研究区最佳地下水埋深为1.8～4m，此地下水埋深范围内毛细水能为植物生长提供充足水分，植物根系能实现对毛细带高度的生理适应性调整，植物生长良好，植物生态系统稳定。 4 结 论
本文以乌兰布和沙漠覆盖的吉兰泰沙漠湖盆区作为研究对象，通过理论分析、野外调查、室内试验的方法，研究地下水位与植被的关系，探讨适宜植被发育的生态地下水位，并得出以下结论：
（1）通过对研究区布设潜水井以及18个梭梭群落样方调查区内潜水位埋深增大而减小。吉兰泰湖盆内部，地下水位小于3m时，植被覆盖度大于15%；吉兰泰湖盆边缘地带，地下水位大于3m，植被覆盖度小于15%；当地下水位埋深大于10m时，不适宜梭梭生长。
（2）通过模拟计算研究区内毛细上升理论最大高度为0.84～2.05 m。根据梭梭、白刺两种典型沙生植物根系特征，得到研究区内最佳地下水埋深为1.8～4m。
参考文献
[1] 郝兴明，陈亚宁，李卫红，等.塔里木河中下游荒漠河岸林植被对地下水埋深变化的响应[J].地理学报，2008，63（11）：1123-1130.
[2] 乔云峰，王晓红，沈冰，等.和田绿洲地下水特征及其对生态植被的影响分析[J]. 长江科学院院报，2004，21（2）：28-31.
[3] 孙宪春，金晓媚，万力.应用混合绿洲地下水特征及其对生态植被的影响分析[J].地学前缘，2008，15（5）：343-348.
[4] 陈亚宁，张宏锋，李卫红，新疆塔里木河下游物种多样性变化与地下水位的关系[J].地球科学进展，2005，20（2）：158-165.
[5] 张惠昌.干旱区地下水生态平衡埋深[J].勘察科学技术，1992，（6）：9-13.
[6] 张森琦，王永贵，朱桦，等.黄河源区水环境变化及其生态环境地质效应[J].水文地质工程地质，2003，03.
[7] 宋郁东，樊自立，等.中国塔里木河流域水资源与生态问题研究.新疆人民出版社[D]，烏鲁木齐：2000.
[8] 杨泽元，王文科，黄金廷等.陕北风沙滩地区生态安全地下水位埋深研究[J].西北农林科技大学学报（自然科学版），2006，34（8）：67-74.
[9] 马媛.西北沙漠湖盆区毛细水上升特性及其植物生态学意义—以乌兰布和沙漠吉兰泰湖盆区为例[D].西安：长安大学.2009
基金项目：SEE生态协会资助项目“乌兰布和沙漠地下水资源及其生态效应研究”项目
作者简介：潘艺华（1990—），女，长安大学环境科学与工程学院硕士研究生，地下水科学与工程专业。