Page 6 - 水利学报2021年第52卷第3期

的环境因子空间分布，或将空间视为均质统一体，无法体现环境因子以及生物分布在空间和时间上
的异质性。因此，针对目前生境模拟中面临的环境因子时空异质性与生物生长、扩散以及种间竞争
之间无法兼顾这一问题，需提出新的生境适宜度模拟方法。
盐沼湿地地下水埋深较浅，地下水过程对盐沼植被根系所在的浅层土壤影响显著而迅速，地下
水过程时空变化特征对盐沼植被生境适宜度的分布状况会有显著影响 ［13］ 。目前已有一些研究表明地
下水动力三维数值模拟应用广泛，对于滨海盐沼湿地地下水模拟也较为适用 ［14］ 。
本文基于 MODFLOW 模型构建潮汐和径流共同作用下地下水动力模型，并构建土壤盐度模型模
拟盐度的时空变化；将元胞自动机模型和改进的 Logistic 模型耦合，构建综合考虑盐沼植被生长、扩
散及种间竞争的盐沼植被种群增长-竞争动力学模型，其中，元胞自动机模型模拟植被的空间扩散，
改进的 Logistic 模型模拟盐沼植被的生物量积累。将地下水动力模型、土壤盐度模型与植被种群增
长-竞争动力学模型相结合，模拟不同径流过程和潮汐共同作用下，盐沼植被群落的适宜生境及生物
量的时空分布。

2 研究区及监测实验设计

2.1 研究区及监测样点布设 黄河三角洲国家级自然保护区位于现行黄河流路和黄河故道的入海口
处，总面积达到 15.3×10 hm ，分为实验区、过渡区和核心区。黄河自西向东穿过研究区，最终汇入
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渤海，是研究区最主要的淡水源，也是区域地下水的主要补给源。浅层地下水的埋深非常浅，约为
0 ~ 3 m，以微咸水、咸水和卤水为主。地下水位较高，一般在-2.5 ~ 7.5 m。自海向陆环境梯度上，
日本鳗草-互花米草-翅碱蓬-柽柳-芦苇等盐沼植被呈典型带状分布。
在黄河口自然保护区内，植被具有典型带状分布格局，依据盐沼植被分布分成 5 个区，依次为裸
滩区（W1）、翅碱蓬区（W3）、交错区（W5）、柽柳区（W7）和芦苇区（W10），如图 1 所示。选取受人为
干扰较小的区域，设置长约为 4 km 的样带，沿样带设置 5 个监测样点。2019 年 3—10 月定期（每月 25
日）监测植被生长状态、土壤及地下水数据，并采集表层土壤样品进行理化性质分析，于 2019 年 7 月
2—29 日黄河调水调沙期间开展了为期 28 d 的持续原位监测，每个监测点设置两个不同开筛深度的地
下水监测井，井深 3 m，开筛深度分别为 0.5 ~ 1 m 和 2 ~ 2.5 m（图 1（c））。同步监测土壤盐度、含水
率、地下水埋深、黄河水位和渤海潮高等指标，持续监测时长约 700 h。

蒸散发
渗透
柽柳
翅碱蓬 芦苇
潮汐 裸滩 黄河

（b） 盐沼植被带分布示意

相对高程/m

（a） 样带及地下水监测点位置 （c） 地下水监测井实拍照片及布设示意
图 1 研究区位置及样带布设情况

2.2 原位监测实验 于 2019 年 7 月 2—29 日期间，每隔 3 日采集 1 次浅层土壤（0 ~ 40 cm）样品，并测
定其盐度和含水率。每个监测点取 3 个平行样，以平行样均值作为测定值。浅层土壤含水率采用烘干
称重法测定，盐度采用土壤浸出液法 ［15］ 测定。

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