Page 77 - 2023年第54卷第2期

表 １ 原位监测指标及监测方法
包气带水盐动态：含水率、水势、 气象要素：气温、雨量、蒸发量
监测指标 地下水动态：水位、水温和电导率
电导率（盐分）和温度等 风向?风速、气压、湿度和辐射
监测设备 ５ＴＥ、ＭＰＳ － ６传感器及 ＴＲＩＭＥ仪 地下水三参数监测仪 ＨＯＢＯ气象站等

技术要求 每 ３０ｍｉｎ自动监测一次，保留小数点后 ４位数；出现异常，即刻复核。

３ 天然植被绿洲地下水生态功能强弱时效性与周期性

３．１ 地下水生态功能时效性及强弱变化特征
３．１．１ 生态功能时效性特征 文中地下水生态功能作用的时效性是指潜水通过支持毛细作用维系天然
绿洲植被生态所呈现出的时限性特征。在石羊河流域下游区，当潜水埋深小于其支持毛细水上升高度
与天然植被根系层底界深度之和（记作 ｈ ）时，即使当地数月没有降水，天然植被通过潜水支持毛细
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作用输供的水分而仍然能够维系生存。当进入秋、冬季植被非生长期，即使潜水埋深小于 ｈ ，天然
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植被对地下水输供水分的需求仍然显著减弱，直至年内极小值状态。由此可见，在西北内陆的旱区地
下水生态功能发挥作用具有 “时效性”。
以天然植被生存依赖的地下水极限生态水位（埋深，
等同 ｈ ）为基点，通过大量监测数据研究结果，当天
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然绿洲区潜水埋深大于 ｈ 时，即使在每年的天然植被
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生长期内，地下水生态功能也是处于 “失效” 状态，难
以供给植被根系层水分，导致天然植被生态退化。由于
研究区冬、春季补给水源匮乏，不能满足春季农业集中
灌溉用水的需求，所以，每年都是通过大量开采地下水
弥补灌溉水源 的 不 足，以 致 中、下 游 平 原 区 每 年 ４—８
月上旬的地下水水位都大幅下降，局部时段的水位埋深
大于 ｈ （图 １），导致地下水生态功能暂时 “失效” ［２，２０］ 。 图 １ 研究区年内潜水位埋深变化与
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地下水生态功能 “时效性”
农灌期结束之后，随着上游山区降水量增大和灌溉拦引
用出山地表径流水量显著减少，进入下游区的水量显著增多，加之人工调入生态输水，促使下游区潜
水水位逐渐回升至 ｈ 之上，年内地下水生态功能再度发挥作用。
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３．１．２ 生态功能强弱变化特征 由于研究区降水稀少、蒸发强烈，所以，该区天然植被绿洲生态情势
与潜水埋深的适宜性之间密切相关性。根据 １９７０年以来每年 ７—８月份高分辨遥感解译的研究区天然
植被类型、覆盖度和 ＮＤＶＩ值，基于生态大样方（２０ｍ × ２０ｍ）统计数据的平均值与其对应范围潜水埋
深的序列数据组，绘制图 ２表明：潜水埋深越趋于适宜生态水位、地下水生态功能（Ａ ）越强，天然
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植被覆盖度越高或 ＮＤＶＩ值越大；反之，潜水埋深过大、或潜水埋深明显小于土壤盐渍化极限深度，
地下水生态功能（ Ａ ）越弱，天然植被覆盖度越低或 ＮＤＶＩ值越小。
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通过对 Ａ 的强弱与天然植被根系发育深度和包气带岩性结构之间关系研究，发现在潜水埋深相
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同、天然植被类型或包气带岩性结构不同的区域，Ａ 存在一定差异。在植被根系发育深度、或支持
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毛细水上升高度较大的区域，地下水生态功能作用的时效性越长及强度越大，天然植被覆盖率越高；
反之，在植被根系发育深度、或支持毛细水上升高度较小的区域，地下水生态功能作用的时效性越短
［１５］
及强度越小，天然植被覆盖率越低。Ｃｕｉ 、周宏 ［１６］ 等研究发现，含有粘性土层的多元结构包气带不
仅支持毛细上升高度明显大于砂性土壤，而且，当水位大幅下降时多元结构包气带的表部土壤释水过
程比砂性土壤释水显著缓慢，利于地下水生态功能延续作用。因此，在年内同一时段和潜水埋深近同
条件下，不同分区的 Ａ 强弱会存在差异，表现为包气带岩性结构决定的支持毛细上升高度越大，或
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植被根系发育深度越深，该区的 Ａ 较强；反之，Ａ 较弱。
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