平原水库周边天然生态林地水盐动态变化特征分析

肖 让，姚宝林， 叶含春，王兴鹏，孙海燕

(塔里木大学水利与建筑工程学院，新疆 阿拉尔 843300)

关于地下水与土壤盐分关系的研究很多，裴钟源[1]获得洼地地下水位和地下水矿化度与土壤含盐量的季节性变化规律，表层盐分季节性变化明显；彭望录[2]研究了地下水埋深、矿化度和地貌因子对土壤盐碱化的影响，建立了用于综合分析土壤盐碱化的数学模型;姜洪涛[3]研究了干旱区土壤变化特征以及遥感反演；Ceuppens等[4]认为地下水埋深浅、矿化度高、易于盐分在毛管作用下向上迁移；郭全恩[5]等研究表明不同地下水埋深对土壤盐分离子的影响具有规律性。部分研究认为地下水位和表层土壤及地下水盐含量状况存在相互依存关系[6,7]。“盐随水来，盐随水去”，土壤水盐两者息息相关，互相影响。

新疆南疆地区降水稀少，属于典型灌溉农业区，为解决水资源短缺和时空分布不均的问题，20世纪50年代开始实施大规模的屯垦戍边，兴修水利，一方面在河流出山口修建引水渠首和长距离的引水干渠；另一方面在绿洲内修建大量的平原水库,形成了“上引下蓄，一块天对一块地”的水利工程分布格局，截至2010年已建成564座水库，以小型水库和平原水库为主[8]，且平原水库会造成其周边地下水位升高，产生次生盐碱化，进而对水库周边生态环境产生一定不利影响。由于南疆生态环境脆弱，干旱区水资源开发利用所引起的生态环境问题十分普遍，一直为世人所关注[9]。因此开展平原水库周边生态林地地下水位、地下水矿化度以及对土壤水盐含量等的时空变化研究，以期为平原水库周边水土资源管理提供参考。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

研究区地理位置N40°38.920′～N40°38.930′，E80°45.385′～E80°45.386′，位于新疆生产建设兵团第一师阿拉尔市的多浪水库南库区生态林地，该水库属第一师范围内第二大平原水库，地处天山南麓、塔克拉玛干沙漠北缘，年均气温10.8 ℃，降水量40.1～98.8 mm，日照2 556～2 991 h，无霜期180～224 d，属典型的暖温带大陆性干旱荒漠气候，地下水补给是生态林地供水的主要来源。测区旁边为无防渗人工鱼塘。

1.2 研究方法

(1)地下水埋深：在研究区设置地下水观测井，用于监测地下水动态变化。

(2)地下水水质检测：定期提取水样，过滤后采用烘干残渣法测定总盐，同时用电导率仪测定地下水电导率值，拟合计算地下水矿化度，拟合公式y=0.746x-0.136(R2=0.852，x为地下水电导率值，y代表矿化度)。

(3)土壤指标测定：土壤含水率采用烘干法测定，以10 cm深度为单位，测定研究区0～100 cm深度土壤的水分分布状况。土壤含盐量采土水比为1∶5的土壤溶液，震荡过滤后测定电导率值，同时用残渣法测定土壤含盐量，两者拟合公式为y=0.363x+0.0108(R2=0.986 6 ，x为土壤溶液电导率值，y为土壤含盐量g/kg)。

2 结果与分析

2.1 土壤含水量和含盐量的空间分布特征

2.1.1土壤含水率的空间分布特征

通过2013和2014年两年的试验观测数据得出(见图1)，土壤含水率整体随着土层深度的增加而增加，两年的整体变化趋势相同。与 0～20 cm 的表层土壤含水率变化对比，20～60 cm之间土壤含水率呈现相同的曲线特征，土壤含水率变化速率明显低于0～20 cm。60～80 cm 的土壤含水率变化的波动平缓。80～100 cm 的土壤含水率与前四层有很大的差别，土壤含水率明显高于其他层，但是会出现先减小后增加的变化趋势。波动性相比其他土层变化是较大，两年中土壤含水率最大值24.6%。

图1 2013年和2014年土壤含水率空间分布

2.1.2土壤含盐量的空间分布特征

由图2可以看出，土壤含量盐在0.24～8.9 g/kg之间变化，2014年较2013年土壤含盐量呈增加趋势，且年内不同土层差盐分含量差异较大。其中10～40 cm的土层含盐量变化最为明显，具有显著的盐分表聚现象；40～100 cm的变化不明显，变化范围在0.5～1 g/kg，两年间的土壤总盐变化趋势都是随着土层深度的增加而减小，100 cm处达到最小值。从季节变化分析，夏季蒸发量大浅层土壤含盐量高，其他时段相对含盐量低，土层深度40 cm以下，土壤含盐量变幅较小，趋于稳定。

2.2 研究区地下水动态变化

2.2.1地下水位变化

由于测区在水库周边，地下水埋深较浅，地下水埋深见图3。在两年的观测记录中，地下水位埋深最大值为1.8 m，地下水位埋深最小值为1.16 m。在两年的试验研究中，测区中的地下水位变化范围不是很大，最大值与最小值之间变幅0.64 m，其主要原因由于鱼塘人工定期补水，水位较为稳定，因此，该测区的地下水位与季节变化不相关，总体变化平稳。

图2 2013年和2014年土壤盐分空间分布

图3 地下水埋深变化

2.2.2地下水矿化度变化

2013-2014年地下水矿化度变化见图4所示。2013年地下水矿化度相对较小，2014年地下水矿化度较2013年明显增大。两年中地下水矿化度最大值4.92 g/L，最小值为0.61 g/L。究其原因，主要是因为土壤盐分从2013年7月开始至2014年10月在不断增加，在地下水埋深变化过程中增加了盐分淋溶，加之2014年气温较2013年高，表土水分蒸发强烈，进而导致2014年地下水矿化度较2013年有明显增大趋势。

图4 地下水矿化度

3 结 语

(1)在垂直方向上，地下水及土壤水受到地表蒸发与植物蒸腾的作用向地表运动，盐分同时随着水分的减小也向上运动，水分由于蒸发作用造成自下向上逐渐减少，即土壤含水量自下向上呈下降趋势；盐分则随着水分富集与地表，所以土壤含盐量自下向上呈上升趋势。

(2)依据目前生态林地分布及长势状况分析，平原水库对周边生态林地影响不明显，水盐变化具有一定的季节性特征，但整体变幅不大，趋于稳定。

(3)对于平原水库在水平方向上不同距离尺度对生态林地的影响还有待进一步研究。

[1] 裴钟源，刘君阁.背河洼地土壤水盐动态研究[J].郑州工学院学报，1994，12(2)：41-47.

[2] 彭望录.土壤盐渍化量化的遥感与GIS实验[J].遥感学报，1997，1(3)：237-240.

[3] 姜红涛. 干旱区土壤水盐变化特征及其影响因子的遥感反演和GIS分析[D]. 乌鲁木齐：新疆大学，2014.

[4] Ceuppens J,Wopereis MCS.Impact of non drained irrigated rice cropping on soil salinization in the Senegal River Delta[J].Geoderma,1999,92:125-140.

[5] 郭全恩，马忠明，王益权，等.地下水埋深对土壤剖面盐分离子分异的影响[J].灌溉排水学报，2010，29(6)：64-67.

[6] 马小伟，胡东华，振 铃，等.土壤水分、盐分对野鸭湖湿地植物群落演替的影响[J].首都师范大学学报，2008，29(1)：50-54．

[7] 孙 月，毛晓敏，杨秀英，等.西北灌区地下水矿化度变化及其对作物的影响[J].农业工程学报，2010，26(2)：103-108.

[8] 邓铭江，于海鸣，李湘权，等. 新疆大坝建设进展[J].水利水电技术，2010，41(7)：29-35.

[9] 娄凤飞．新疆水资源开发利用中的生态环境问题及对策研究[D]．乌鲁木齐：新疆师范大学，2011．