Page 76 - 2023年第54卷第2期

应变化，即随着潜水埋深逐渐增大，旱区植被生态、甚至类型发生相应变化，来适应水分亏缺的胁
［１５］
迫 ［１１ － １４］ 。Ｃｕｉ 、周宏 ［１６］ ，Ｌｉｕ ［１７］ 等研究结果，包气带岩性结构不同，对潜水通过支持毛细作用向包
气带表部（根系层）输供水的能力存在一定影响。面对如此复杂、多变的地下水生态水位及生态功能如
何应用到西北内陆流域地下水超采治理的天然绿洲修复保护之中难题，王金哲等 ［５ － ６］ 基于不同类型分
区生态水位阈值及生态情势与潜水埋深之间关系，建立了地下水功能分区分级评价与区划指标体系，
并在典型流域应用，给出了借鉴方向。刘婵 ［１８］ 、李丽丽 ［１９］ 等通过西北典型流域植被覆盖度及植被水
分利用效率对降水和气温等响应研究，发现旱区夏季植被蒸腾需耗水量较大。从上述研究现状可见，
前人研究多为基于有限的原位监测数据，侧重旱区地下水位埋深变化对天然植被根系层输供水盐状况
及其生态效应研究，缺乏高分辨、原位持续监测（过程）数据，支撑诠释地下水生态功能相关指标的强
弱变化过程及其与天然植被年内不同生长期和气候季节性变化规律之间互动关系研究，由此限制了对
旱区地下水生态功能在四维时空上的认知深度。
在西北内陆各流域下游区，既然天然绿洲生态对地下水埋深具有强烈依赖性，蒸腾需耗水强度又
与气温、降水和蒸发等气象水文条件相关，那么作为旱区天然植被生长重要供给水源的地下水生态功
能强弱是否存在年际和年内季节性变化规律？这对于年降水量不足 １５０ｍｍ的石羊河流域下游区天然
绿洲生态修复和保护是亟待深入认知的问题 ［２０］ ，它对于指导该流域地下水合理开发及生态保护具有重
要现实意义。

２ 研究区概况与研究方法

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２．１ 研究区概况 石羊河流域位于甘肃省河西走廊的东部、祁连山北麓，流域平原区面积 ４．１６万ｋｍ ，
下游民勤盆地年均降水量 １１３ｍｍ，年均蒸发量 ２６７６ｍｍ和年均气温 ８．８℃，是我国典型的内陆干旱
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区，生态环境极为脆弱。该流域年均天然水资源量 １６．６亿ｍ 、地下水资源量 ６．９亿ｍ ，年总用水量曾
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达 ２７．９亿ｍ ?ａ和地下水开采量达 １３．８亿ｍ ?ａ，其中灌溉用水量占总用水量的 ８７．２％。在 １９６０年代，
该流域下游平原的大部分区域地下水埋深小于 ５ｍ。由于当地独特的干旱气候，决定了那里 “没有灌
溉，就没有农业” 境况；每年农业灌溉期地下水水位都呈现大幅下降过程，导致天然绿洲区潜水埋深
随之增大 ［２０］ 。
研究区包气带岩性主要为冲积－ 湖积沉积物，以砂质壤土及壤质砂土为主，潜水的支持毛细水上
升高度较大 ［１５］ 。自东南至西北，潜水埋深逐渐变浅，介于 １．２～７．９ｍ。随潜水埋深由浅至深，天然植
被类型由芦苇、盐爪爪和黑枸杞，过渡为白刺、柽柳、黑枸杞和盐爪爪；在潜水埋深介于 ２．０～４．７ｍ
区域，天然植被生长良好 ［２，１５］ 。在以芦苇为主区，植被根系集中分布 ０．６ｍ深度以浅；在以单种群白
刺为主区，植被根系集中分布 ０．６～０．９ｍ深度；在芦苇、盐爪爪、白刺和柽柳等混生分布区，植被根
系有 ２个集中分布层位，分别为 ０．１～０．６ｍ和 ０．９～１．３ｍ深度 ［２０］ 。
２．２ 研究方法及数据来源 在研究区的荒漠天然绿洲至农田边缘，沿地下水流场的水位（埋深）变化
方向布设原位监测点（剖面），由潜水埋深 １．２ｍ至 ５．０ｍ以下的区域，每增大 ０．５ｍ布设 １个监测站
点；垂向上，自地表至潜水水面的测点间隔为包气带上部 ２０ｃｍ、下部 ５０ｃｍ，监测要素包括不同深度
土壤含水率、电导率和水势，以及潜水埋深和气象要素动态，监测方法和要求如表 １所示。各站点陆
表生态数据采用生态样方调查、监测和遥感解译方法获得，其中遥感解译采用 １９７０年以来逐年 ４—１０
月份遥感数据，原始数据源为 ＬａｎｄｓａｔＭＳＳ?ＴＭ?ＥＴＭ?ＯＬＩ数据，ＧＦ１?２、ＧｏｏｇｌｅＥａｒｔｈ数据作为补充。
采用时间序列分析法和地学多元相关分析方法，开展包括天然植被覆盖率、ＮＤＶＩ值和不同深度
土壤含水率等变化与潜水埋深之间关系研究。植被根系发育状况是通过样方调查获得，在样方内采集
直径 １４．５ｃｍ的土柱，采集深度自地表至潜水水面，间隔距离 １０ｃｍ，分别编号、初步挑根和浸泡确认
活根；确认的活根置于扫描仪进行扫描分析，然后，应用 ＷｉｎＲＨＩＺＯ软件分析扫描图片，依据 “总根
长密度 ＝ 总根长?土壤样品体积” 关系，确定各分层的植被总根长密度。

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