基于物种生存域的干旱半干旱区地下水与植被关系研究

张 俊, 赵振宏, 马洪云, 王 冬

(中国地质调查局 干旱半干旱区地下水与生态重点实验室, 中国地质调查局西安地质调查中心, 西安 710054)

基于物种生存域的干旱半干旱区地下水与植被关系研究

张 俊, 赵振宏, 马洪云, 王 冬

(中国地质调查局 干旱半干旱区地下水与生态重点实验室, 中国地质调查局西安地质调查中心, 西安 710054)

土壤水分和盐分是干旱半干旱区植被生态最直接和最主要的环境因子，是地下水与植被相互作用关系的关键纽带。以宁夏回族自治区盐池县的地下水浅埋区为研究对象，通过野外生态地质调查，获取了每个调查点的植被类型及土壤水分和盐分含量，并以土壤含水率和含盐量为变量，圈划了5个优势物种的生存域，并根据不同物种生存域范围叠加图，分析了地下水位下降对植被的影响。生存域叠加图分析表明，地下水位的下降将导致研究区植被类型出现以盐蒿—芨芨草—苦豆子—骆驼蓬—沙蒿等优势种为代表的盐生—湿生—旱生—沙生植被类型演替趋势。研究表明，以土壤水盐为变量绘制物种生存域范围图，能形象地刻画干旱半干旱区不同植被物种的适生环境，并可用来预测地下水位变化后植被物种的演替趋势。

干旱半干旱区; 土壤含水率; 土壤含盐量; 生存域; 植被类型

干旱半干旱区植被与地下水的关系是生态水文地质学的一项重要研究内容[1]。在区域尺度上，研究者应用遥感、植被调查方法、水文地质调查等方法，依据统计分析结果，提出了盖度或植物类型与地下水位埋深相关的生态地下水位埋深、适宜地下水埋深、最佳地下水位埋深、盐渍临界深度、生态警戒地下水位埋深等概念[2-4]。然而，地下水位对植被并非直接影响，而是通过影响土壤水分和盐分，对植被产生间接影响[5-6]。地下水与植被的关系实际上是地下水、土壤和植被三者的相互作用[7-8]。其中，土壤水分和盐分作为影响植被生态最直接和最主要的环境因子，是地下水与植被相互作用关系的关键纽带，研究干旱区地下水与植被的关系，需要从土壤水盐入手[9-12]，首先对植被生长与土壤水分、盐分等生态因子的关系进行深入分析，这样才能从生态水文地质学角度探讨干旱区地下水与植被的关系[13]。

干旱半干旱区地下水对植被的影响主要体现在一些滩地、河谷等地下水埋深较浅的低洼地区[14]，这些地区植被以湿生、喜水、耐盐植被为主，地下水开采引起的地下水位下降首先影响该区的土壤水盐环境，继而对这些植被的生存造成影响。在地下水浅埋区，以实地调查为手段，获取不同植被类型生长所需的土壤水分、盐分等生态因子状况，从而确定不同植被生存所必须具备的土壤水分、盐分等限制性生态因子的阈值——即生存域[15]。由于不同植物物种的生存域范围各不相同，当某一区域的生境条件在外界作用(如地下水开采引起地下水位下降)下发生明显改变，使某一物种生境超出其生存域时，该物种就会消亡，另一些植物物种则可能会出现。如果知道生境条件的变化方向，结合各物种生存域的相对位置，就能进行植物物种演替序列的分析，预测地下水位下降对植被生态的影响，为干旱区地下水资源合理利用和生态环境保护提供依据。

1 研究区概况

研究区位于宁夏回族自治区盐池县，地处鄂尔多斯高原西部。地理坐标37°40′N，107°05′E，海拔约1 480 m。属温带半干旱大陆性季风气候，年平均降水量320 mm，蒸发量2 000 mm。研究区地形总体西高东低，为一东西向长条形梁间洼地。地下水埋深受地形控制，在洼地内埋深较浅，局部以泉水形式出露地表，由东向西汇流，并在低洼地形成湿地、盐碱地。沙生、旱生、中生、湿生、盐生植被均有分布，具备相对完整的干旱区植被空间演替序列。地势较高处为干旱荒漠，土壤类型以风积细砂、粉细砂为主，植被以沙蒿、苦豆子、骆驼蓬等沙生、旱生植被为主。地势低洼处为湿地和盐碱地，土壤类型为粉土、粉质黏土，植被以芨芨草、白刺和盐蒿等湿生和盐生植被为主。

2 研究方法

依托国土资源大调查项目，通过野外生态地质调查，开展典型区生态地质填图，精细刻画典型区内水文地质和植被生态各要素的空间分布特征和变化规律。在研究区内，沿地形地貌、植被分带或地下水埋深变化最大方向，按线距为1 km平均布设10条调查路线。每条调查路线按点距200 m设置调查点，共调查123个点。每个调查点均进行植被样方调查，记录样方内出现的全部植被物种及优势物种，每个样方内采用手工钻钻探至潜水位，记录包气带岩性结构及潜水水位埋深值。每个浅井内，按20 cm为间隔分层取土壤含水率、易溶盐样品。土壤含水率样品用铝盒及保鲜膜封装，并在12 h内采用烘干法计算含水率。易溶盐样品送实验室委托测试。

以土壤含水率和含盐量(易溶盐含量)为横纵坐标，建立二维平面坐标系。以某一植物物种为单位，将出现该物种的所有样地归为同一类，统计这些样地中50～100 cm深度范围内的土壤含水率和含盐量，在平面坐标系内绘制散点图，即可圈划出该物种的生存域。由于该物种出现的样地既包含其适应性较好的情况，又包含了适应性一般和较差的情况，且样地数目具有一定的统计意义，所圈划的生存域能够全面反映该物种的生存范围。每个物种均有一定数量的样地，满足统计分析所要求的样本数量，保证所圈划的生存域能够反映该物种的生存范围。

3 结果与分析

3.1 优势物种生存域

选择典型区内具有代表性的沙蒿、苦豆子、骆驼蓬、芨芨草和盐蒿5个优势物种进行分析，绘制得到5个优势物种的生存域。

将各物种生存阈值空间进行叠加，可生成生存阈值叠加图。将沙蒿、苦豆子、骆驼蓬、芨芨草和盐蒿等优势种群的土壤水盐环境阈值叠加到一张图上，生成优势物种生存域叠加图(图2)。不同植物物种的生存域不完全重叠，说明区域地境条件异质性的存在决定了种群类型的差异。某一地点可能只适宜几个特定物种的生存，这些物种就组成了该地特定的植物群落，从而形成了植被的分布规律和格局。多个物种生存域范围重叠的部位，说明这一处的水盐条件对这多个物种都是最佳适应，这些物种具有相似的生活习性，要求的水盐宏观条件比较一致，具有共生关系。各物种的生存域之间可能是相交关系，交集内的地境条件对两物种都适宜，二者可以共生；而交集之外的地境条件只能允许某一物种生存，即二者不能共生。

泡沫混凝土独特的结构特性赋予其优异的物理力学性能和使用功能，在保温隔热工程、大体积回填工程、轻质制品制造等方面得到广泛应用。目前北京市掘路回填材料普遍优先选用泡沫混凝土，使用效果良好，为保证结构层以下回填质量要求，且便于管线后期维护，回填材料建议采用泡沫混凝土等自密实材料。

由各物种的生存域图(图1)可以发现，每一物种的生存域包含了野外调查的多个样地，不同样地该物种地境稳定层内的理化指标组态各不相同，说明该种植物可在多种水、盐条件下生存，不同的水盐条件对同一植物可能有相同的适宜性。物种的生存域图在二维坐标中多为椭圆或近似椭圆，而不是矩形，即说明植物的生存条件不是水、盐因子的简单叠加，而是多个因子对植物的协同作用。

3.3地下水位下降对植被的影响分析

图1 优势物种生存域图

图2 优势物种生存域及土壤水盐演变趋势

在上面的3个例子中，乔都是作为动词而出现的，都有“假装”的义项。“乔妆”就是打扮、装扮的意思，而打扮、装扮就有为了达到某种目的而掩盖某种最真实状态的隐含意义，自然而然的，乔字“打扮、装扮”的含义就引申出了“假装”的义项。

为验证不同规模的货位分配问题对EMBBO算法解集质量的影响，另外选取3种规模的货位分配任务对算法进行测试，上述其他参数保持不变，4类货物的货物数量如表6所示。

然后进行超声引导下盆腔肿块穿刺活检，未进行超声引导下盆腔肿块穿刺活检为排除病例。术前对盆腔肿块行常规超声评估，观察盆腔肿块与周围脏器及血管的关系，盆腔肿块内部血供分布。患者取平卧位或膀胱结截位，可选经腹部或经阴道穿刺。根据穿刺目标大小选取合适的切割槽，在超声实时引导下进针穿刺活检，见图2。通常采用单点多角度或多方向活检，穿刺活检次数2-3次，送检。术后观察病人情况，记录并发症发生情况，做好交接、病例资料随访等工作。