塔里木河荒漠化地区水化学特性及其对胡杨林生长的影响

(塔里木河流域干流管理局，新疆 库尔勒 841000)

1 概 述

在干旱荒漠地区，水是绿洲生态系统发展和稳定的根本，决定了干旱区的生态演化方向。胡杨是绿洲生态中的代表性植物，而水的质量和数量则共同制约了胡杨的发展[1]。塔里木河中游段有胡杨林分布，但严峻的环境导致胡杨自然保护区内的胡杨林种群维持日趋困难。

河岸边防护堤的修筑对胡杨个体生长有着较大的影响，其在一定程度上使得胡杨群落在堤外的分布数量有所减少，在胡杨林中数量众多的是中老龄个体，种群结构呈衰退型。从2015年的胡杨林保护区统计数据可知，相比2006年，林地减少了约9.85%，疏林地减少了约13.66%，灌木林减少了约15.04%，保护并恢复胡杨林迫在眉睫。天然植被受环境影响较大，不同流域或不同区段下，环境对绿洲植被的影响也不一致[2]。现多对胡杨林的生长发育与水文条件的联系进行研究，但对其与水质的联系却研究较少。本文以此为切入点，分析荒漠化区域胡杨林在不同水质条件下的生长规律。

2 研究概况

以塔里木河中游段轮台县英巴扎到尉犁县恰拉断为研究区域，该区域内存在绿洲和沙漠相互交错的现象，生态环境极为脆弱。在塔里木河汛期，通过布设样地、植被调查以及试验分析的方法研究胡杨林保护区在不同生态环境时，地表水以及潜水的化学特征。以塔里木河中游南岸作为样品地，并将其编号为Z1、Z2、Z3，在汛期内样品地点可被河水淹没，为地表水的采集提供了便利。样品地中水域面积最大的是Z3，水域面积最小的是Z1。为便于对照，在干流尉犁大桥下设置了Z4样品地。

各样品地胡杨林生长发育情况不同，Z1样品地的胡杨仅有7m左右的高度，生长逐渐减弱，且有小部分已经死亡；Z2样品地的胡杨有着较好的生长态势，与草本植物等种群共同形成稳定结构的群落；Z3样品地的胡杨处于旺盛的生长态势，有着稳定增长的种群。

在所选的三个样品地中对地表水样进行收集，采用GPS定位系统对样品地的经纬度以及高度等信息进行记录，挖掘Z2样品地至潜水出露，以取得所需样品，在W4处取河水样品。为使结果更加精确，以每水体3份的方式开展水质检测，结果以其平均值为准。化学指标检测方法见表1。

表1 化学指标及试验方法

3 研究成果分析

3.1 塔里木河中游水化学特性

化学分析结果(见表2)表明，各样品地地表水均有着较高的总硬度，在15～30度时为硬水，在30度以上时则为极硬水(见图1、图2)。Z2样品地采样点潜水样则有着170度的硬度，Z4样品地采样点则仅有17度的硬度。

表2 各样品地水质分析结果

续表

区域内的河水在丰水期内仍为淡水或微咸水。在大桥下有着615.2mg/L的TDS。Z2样品点地表水有287mg/L的矿化度；Z2样品点的潜水出现在64cm位置，其有着14476.2mg/L的矿化度，为盐水。Z3样品点有着1037.4mg/L的TDS，属微咸水，相比于地表水干流，其TDS高出约68.5%。

图1 各样品地水化学特性对比

地表水和潜水样品约有着7.31～7.81的pH值，大桥下的地表干流有着7.81的最高pH值，Z2样品点则有着7.31的最低pH值。各样品地约有着100～300mg/L的总碱度，干流水样有着115.1mg/L的最低总碱度。

Z2样品地的潜水主要由地表水的下渗补给，潜水的水质比起地表水的水质，约有17.2倍的TDS、9.2倍的总硬度以及4.6倍的总碱度。

图2 相同区域地表水与潜水水质对比

在胡杨林保护区内的地表水有着204～486mg/L的硫酸盐含量以及70.8～239.8mg/L的氯化物含量，桥下干流氯化物以及硫酸盐有着132mg/L和204mg/L的含量，均在水质卫生规范250mg/L以下。Z3样品点硫酸盐有着486.2mg/L的含量，为苦咸水[3-4]。Z1和Z3样品点的氨氮有着16.4mg/L的含量，远在0.15mg/L以上，游离的二氧化碳同样有着27.4mg/L的高含量。

3.2 塔里木河中游胡杨林生长状况

从9月开始荒漠河岸的胡杨林步入落叶期，旱生以及盐生植物成为植被的主要组成部分。胡杨林群落的生长环境按照植被的覆盖程度等可以划分为荒漠化区域、过渡带区域和河岸辐射区域。现场调查发现，保护区内的胡杨和灰胡杨种群仅有较少的幼龄个体，新生资源较少，种群结构呈现出倒金字塔形[5]。

Z1样品点处于南岸阶地，为过渡带，地表盐结晶较多，在季节性洪水的影响下其存在短时间的淹没期；柽柳是众多植被中的优势种，胡杨在该区域内分布较为稀疏。Z2样品点在河岸边，汛期内水量较大，胡杨多处于中龄期，有着较为稳定的结构[6]。Z3样品地处于河漫滩位置，胡杨林有着成片的分布，较易出现更新演替，幼树一般有着10年以内的树龄，在100m2内约有30株左右，幼树分化已经开始，存在较多凋亡现象，伴生种类以柽柳幼株为主。

3.3 水化学特征对胡杨生长的影响

该流域中，地下水的TDS比起地表水有更高数值，其原因主要在于修建了中游堤防之后，导致沿河的地下水淡化带出现一定程度的萎缩，使离子含量有所上升，此外，汛期不断抬升的地下水水位，导致水流排水不及时，同时，在漫溢河水下渗时土壤上层盐类也随之下渗到地下水中。在人为和自然因素的影响之下，该区域内的地表水不断恶化，一方面出现不断融化的地表积盐，另一方面因为种植经济类作物，不断汇入的农田排水对其造成一定影响。

在塔里木河中游段，因洪水期输水堤坝的引水作用，对两侧河岸的胡杨林进行漫灌，使得该区域水域面积有所扩大，河岸两侧的地下水淡化带在季节性洪水冲刷作用下不会出现过分萎缩，使两岸所修建的堤坝导致的生态负效应得到减缓，确保现有胡杨林生长得到维持。但这种作用的影响范围有限，仅能保证靠近河道的小区域的胡杨林幼苗生长需要。因不断恶化的地下水化学性质，导致该区域内的胡杨林缺乏自然更新演替的条件，因此该区域内现存的多为老龄胡杨。此外，胡杨幼苗的生长受到塔里木河气候条件的抑制，上游水土资源的高强度开发降低了中游来水量，过度开荒等人为因素带来了不良后果，加之土壤盐碱化，导致胡杨林种群出现衰退。

4 结 语

综上所述，为使塔里木河土壤环境有所改善，以提供给胡杨林一个良好的生长环境，首要措施是先进行排盐，此外培肥、保水以及退耕措施也需要同步跟上，以最大程度促进胡杨林更新复壮。

a.塔里木河地下水主要通过汛期河水漫溢下渗进行补充，因此地表水与地下水水力联系较密切。通过本次研究可知，在塔里木河流域中，中游沿岸地下水TDS值较大，主要是因为堤防修建后，河岸淡化带地下水萎缩，离子含量增大，而地下水在汛期内持续上升，难以进行排水，在河水漫溢下渗时土壤盐类也随之流入地下水。

b.洪水期中游段水域面积有所增加，河岸地下水淡化带得到有效补充，使生态负效应有所缓解，维持住了现有的胡杨林。但该种作用的影响范围有限，仅河道周围地带可以保证胡杨幼苗生长。地下水化学性质对生物进行自然淘汰，故区内更新较慢，多为耐盐性强的中老龄胡杨及灌木。胡杨幼苗受当地气候的影响生长发育受到抑制；中游来水量因上游高强度开发而有所减少；土壤的盐碱化、种群间的内部竞争等都会对胡杨种群造成一定的影响，导致其有所衰退。

c.洪水期增加了塔里木河中游水域面积，使胡杨林的生长发育得以维持，但地表水的矿化度和总硬度在漫溢的地下水作用下不断提高，此外，地下水盐分因农田排水不断增加，使其难以提供给胡杨幼苗所需的营养。

d.旱生和盐生植物是区内植被的重要组成部分，胡杨幼龄个体较少，种群表现为衰退型，仅在河道周边适宜胡杨幼苗的生长。