基于物種生存域的干旱半干旱區地下水與植被關系研究

張 俊, 趙振宏, 馬洪云, 王 冬

(中國地質調查局 干旱半干旱區地下水與生態重點實驗室, 中國地質調查局西安地質調查中心, 西安 710054)

基于物種生存域的干旱半干旱區地下水與植被關系研究

張 俊, 趙振宏, 馬洪云, 王 冬

(中國地質調查局 干旱半干旱區地下水與生態重點實驗室, 中國地質調查局西安地質調查中心, 西安 710054)

土壤水分和鹽分是干旱半干旱區植被生態最直接和最主要的環境因子，是地下水與植被相互作用關系的關鍵紐帶。以寧夏回族自治區鹽池縣的地下水淺埋區為研究對象，通過野外生態地質調查，獲取了每個調查點的植被類型及土壤水分和鹽分含量，并以土壤含水率和含鹽量為變量，圈劃了5個優勢物種的生存域，并根據不同物種生存域范圍疊加圖，分析了地下水位下降對植被的影響。生存域疊加圖分析表明，地下水位的下降將導致研究區植被類型出現以鹽蒿—芨芨草—苦豆子—駱駝蓬—沙蒿等優勢種為代表的鹽生—濕生—旱生—沙生植被類型演替趨勢。研究表明，以土壤水鹽為變量繪制物種生存域范圍圖，能形象地刻畫干旱半干旱區不同植被物種的適生環境，并可用來預測地下水位變化后植被物種的演替趨勢。

干旱半干旱區; 土壤含水率; 土壤含鹽量; 生存域; 植被類型

干旱半干旱區植被與地下水的關系是生態水文地質學的一項重要研究內容[1]。在區域尺度上，研究者應用遙感、植被調查方法、水文地質調查等方法，依據統計分析結果，提出了蓋度或植物類型與地下水位埋深相關的生態地下水位埋深、適宜地下水埋深、最佳地下水位埋深、鹽漬臨界深度、生態警戒地下水位埋深等概念[2-4]。然而，地下水位對植被并非直接影響，而是通過影響土壤水分和鹽分，對植被產生間接影響[5-6]。地下水與植被的關系實際上是地下水、土壤和植被三者的相互作用[7-8]。其中，土壤水分和鹽分作為影響植被生態最直接和最主要的環境因子，是地下水與植被相互作用關系的關鍵紐帶，研究干旱區地下水與植被的關系，需要從土壤水鹽入手[9-12]，首先對植被生長與土壤水分、鹽分等生態因子的關系進行深入分析，這樣才能從生態水文地質學角度探討干旱區地下水與植被的關系[13]。

干旱半干旱區地下水對植被的影響主要體現在一些灘地、河谷等地下水埋深較淺的低洼地區[14]，這些地區植被以濕生、喜水、耐鹽植被為主，地下水開采引起的地下水位下降首先影響該區的土壤水鹽環境，繼而對這些植被的生存造成影響。在地下水淺埋區，以實地調查為手段，獲取不同植被類型生長所需的土壤水分、鹽分等生態因子狀況，從而確定不同植被生存所必須具備的土壤水分、鹽分等限制性生態因子的閾值——即生存域[15]。由于不同植物物種的生存域范圍各不相同，當某一區域的生境條件在外界作用(如地下水開采引起地下水位下降)下發生明顯改變，使某一物種生境超出其生存域時，該物種就會消亡，另一些植物物種則可能會出現。如果知道生境條件的變化方向，結合各物種生存域的相對位置，就能進行植物物種演替序列的分析，預測地下水位下降對植被生態的影響，為干旱區地下水資源合理利用和生態環境保護提供依據。

1 研究區概況

研究區位于寧夏回族自治區鹽池縣，地處鄂爾多斯高原西部。地理坐標37°40′N，107°05′E，海拔約1 480 m。屬溫帶半干旱大陸性季風氣候，年平均降水量320 mm，蒸發量2 000 mm。研究區地形總體西高東低，為一東西向長條形梁間洼地。地下水埋深受地形控制，在洼地內埋深較淺，局部以泉水形式出露地表，由東向西匯流，并在低洼地形成濕地、鹽堿地。沙生、旱生、中生、濕生、鹽生植被均有分布，具備相對完整的干旱區植被空間演替序列。地勢較高處為干旱荒漠，土壤類型以風積細砂、粉細砂為主，植被以沙蒿、苦豆子、駱駝蓬等沙生、旱生植被為主。地勢低洼處為濕地和鹽堿地，土壤類型為粉土、粉質黏土，植被以芨芨草、白刺和鹽蒿等濕生和鹽生植被為主。

2 研究方法

依托國土資源大調查項目，通過野外生態地質調查，開展典型區生態地質填圖，精細刻畫典型區內水文地質和植被生態各要素的空間分布特征和變化規律。在研究區內，沿地形地貌、植被分帶或地下水埋深變化最大方向，按線距為1 km平均布設10條調查路線。每條調查路線按點距200 m設置調查點，共調查123個點。每個調查點均進行植被樣方調查，記錄樣方內出現的全部植被物種及優勢物種，每個樣方內采用手工鉆鉆探至潛水位，記錄包氣帶巖性結構及潛水水位埋深值。每個淺井內，按20 cm為間隔分層取土壤含水率、易溶鹽樣品。土壤含水率樣品用鋁盒及保鮮膜封裝，并在12 h內采用烘干法計算含水率。易溶鹽樣品送實驗室委托測試。

以土壤含水率和含鹽量(易溶鹽含量)為橫縱坐標，建立二維平面坐標系。以某一植物物種為單位，將出現該物種的所有樣地歸為同一類，統計這些樣地中50～100 cm深度范圍內的土壤含水率和含鹽量，在平面坐標系內繪制散點圖，即可圈劃出該物種的生存域。由于該物種出現的樣地既包含其適應性較好的情況，又包含了適應性一般和較差的情況，且樣地數目具有一定的統計意義，所圈劃的生存域能夠全面反映該物種的生存范圍。每個物種均有一定數量的樣地，滿足統計分析所要求的樣本數量，保證所圈劃的生存域能夠反映該物種的生存范圍。

3 結果與分析

3.1 優勢物種生存域

選擇典型區內具有代表性的沙蒿、苦豆子、駱駝蓬、芨芨草和鹽蒿5個優勢物種進行分析，繪制得到5個優勢物種的生存域。

將各物種生存閾值空間進行疊加，可生成生存閾值疊加圖。將沙蒿、苦豆子、駱駝蓬、芨芨草和鹽蒿等優勢種群的土壤水鹽環境閾值疊加到一張圖上，生成優勢物種生存域疊加圖(圖2)。不同植物物種的生存域不完全重疊，說明區域地境條件異質性的存在決定了種群類型的差異。某一地點可能只適宜幾個特定物種的生存，這些物種就組成了該地特定的植物群落，從而形成了植被的分布規律和格局。多個物種生存域范圍重疊的部位，說明這一處的水鹽條件對這多個物種都是最佳適應，這些物種具有相似的生活習性，要求的水鹽宏觀條件比較一致，具有共生關系。各物種的生存域之間可能是相交關系，交集內的地境條件對兩物種都適宜，二者可以共生；而交集之外的地境條件只能允許某一物種生存，即二者不能共生。

泡沫混凝土獨特的結構特性賦予其優異的物理力學性能和使用功能，在保溫隔熱工程、大體積回填工程、輕質制品制造等方面得到廣泛應用。目前北京市掘路回填材料普遍優先選用泡沫混凝土，使用效果良好，為保證結構層以下回填質量要求，且便于管線后期維護，回填材料建議采用泡沫混凝土等自密實材料。

由各物種的生存域圖(圖1)可以發現，每一物種的生存域包含了野外調查的多個樣地，不同樣地該物種地境穩定層內的理化指標組態各不相同，說明該種植物可在多種水、鹽條件下生存，不同的水鹽條件對同一植物可能有相同的適宜性。物種的生存域圖在二維坐標中多為橢圓或近似橢圓，而不是矩形，即說明植物的生存條件不是水、鹽因子的簡單疊加，而是多個因子對植物的協同作用。

3.3地下水位下降對植被的影響分析

圖1 優勢物種生存域圖

圖2 優勢物種生存域及土壤水鹽演變趨勢

在上面的3個例子中，喬都是作為動詞而出現的，都有“假裝”的義項。“喬妝”就是打扮、裝扮的意思，而打扮、裝扮就有為了達到某種目的而掩蓋某種最真實狀態的隱含意義，自然而然的，喬字“打扮、裝扮”的含義就引申出了“假裝”的義項。

為驗證不同規模的貨位分配問題對EMBBO算法解集質量的影響，另外選取3種規模的貨位分配任務對算法進行測試，上述其他參數保持不變，4類貨物的貨物數量如表6所示。

然后進行超聲引導下盆腔腫塊穿刺活檢，未進行超聲引導下盆腔腫塊穿刺活檢為排除病例。術前對盆腔腫塊行常規超聲評估，觀察盆腔腫塊與周圍臟器及血管的關系，盆腔腫塊內部血供分布?；颊呷∑脚P位或膀胱結截位，可選經腹部或經陰道穿刺。根據穿刺目標大小選取合適的切割槽，在超聲實時引導下進針穿刺活檢，見圖2。通常采用單點多角度或多方向活檢，穿刺活檢次數2-3次，送檢。術后觀察病人情況，記錄并發癥發生情況，做好交接、病例資料隨訪等工作。