准噶尔盆地南缘绿洲-荒漠交错带地下水演变及生态水文效应研究

The groundwater level changes of oasis-desert ecotone regions directly affect the growth and development of the natural vegetation, and it has a close relationship between the fragile ecological environment and conservation. The relationship between groundwater and natural vegetation , which has been discussed in the deeper aspect of ecology hydrology, has a important significance for the regional ecological security. The study aimed at ecological hydrological problems, which including the falling underground water level of southern margin of Dzungaria basin oasis-desert ecotone regions and the death of a large area of natural vegetation, the study chooses Irrigation District Mosowan as typical research target, based on the analysis of evolution trend and driving force of oasis-desert ecotone regions' underground water, Choosing " region, transect, observation point " multi-scale information - model fusion technology, through long-term positioning observation of oasis-desert ecotone regions' groundwater, soil and vegetation, adopting the multidisciplinary comprehensive research method. To provide a scientific basis for the rational use of resources and ecological construction of regional groundwater,we should establish the functional relation between groundwater depth and soil moisture, the growth of natural vegetation, reveal the mechanism of natural vegetation ecological response of the buried depth of groundwater, determine ecological safety threshold about the southern margin of the Dzungaria basin oasis-desert ecotone regions' groundwater depth and provide a scientific basis for the rational use of resources and ecological construction of regional groundwater.

干旱区绿洲-荒漠交错带地下水位的变化直接影响着天然植被的生长发育,与脆弱生态环境的保育有着密切的关系，从生态水文学角度更深层次探讨地下水与天然植被的关系，对于区域生态安全具有重要意义。本研究针对准噶尔盆地南缘绿洲-荒漠交错带地下水位下降、天然植被大面积死亡的生态水文问题，选择莫索湾灌区为典型研究靶区，在研究绿洲-荒漠交错带地下水演变趋势及驱动力分析的基础上，选用"区域、样带、观测点"多尺度信息-模型融合技术，通过绿洲-荒漠交错带地下水、土壤、植被的定位长期观测，采取多学科综合研究方法，建立地下水埋深与土壤含水量、天然植被生长之间的函数关系，揭示天然植被对地下水埋深的生态响应机理，确定准噶尔盆地南缘绿洲-荒漠交错带潜水埋深生态安全阈值，为区域地下水资源的合理利用及生态建设提供科学依据。

近年来，受人类活动影响，准噶尔盆地南缘灌溉面积逐渐扩大，当地农牧团场打井抽取地下水弥补地表水资源短缺，导致天然植被大面积死亡，土壤荒漠化加剧。定量研究绿洲-荒漠过渡带植被对地下水生态水文相应规律，寻找退化生态系统恢复重建的人工调控方法与措施，对维持绿洲可持续发展和生态建设具有重要意义。. 本研究通过对地下水位动态变化和下降速率差异特性进行分析，从人为因素和自然因素对准噶尔盆地南缘绿洲-荒漠交错带地下水驱动力进行分析，采用主成分分析法确定各影响因子对区域地下水资源影响程度。结果表明：第一和第二主成分基本包含了全部指标具有的信息，第一主成分综合反映了地下水的补给与排泄量，即人为活动因素的影响；第二主成分综合反映了地下水的自然因子，即自然因素的影响；得出各影响因子对各团地下水埋深影响排序。. 本研究建立了古尔班通古特沙漠边缘地下水埋深与土壤含水量函数关系；建立了地下水影响下的根系空间分布模型；分析沙漠边缘不同水分、盐分对天然植被生长的影响，研究生长量对土壤水分、盐分的响应关系。结果表明：表层土壤和较深土层土壤的含水率随时间推移的变化幅度不大，中间土层尤其是深度为40cm-140cm的土层，含水率随着时间的减小的幅度显著；土壤含水率对典型荒漠植被茎干液流的变化相关性显著；在相同外界条件下，随着胸径的增大，梭梭和柽柳的液流密度减小，液流时间受外界环境因子的影响。. 根据土壤含盐量对天然植被生长的影响，建立潜水埋深、土壤含盐量与天然植被生长之间的关系，根据适宜植被生长的土壤含盐量范围，确定梭梭地下水水位的上限阈值为2m，柽柳地下水水位的上限阈值为1m；根据古尔班通古特沙漠边缘土壤质地，确定土壤毛管水上升高度，结合天然植被主要根系下扎深度，得出在潜水埋深15m是梭梭抵抗干旱胁迫的阈值；潜水埋深6m是柽柳抵抗干旱胁迫的阈值。