塔里木河荒漠化地區(qū)水化學(xué)特性及其對(duì)胡楊林生長(zhǎng)的影響

(塔里木河流域干流管理局，新疆 庫(kù)爾勒 841000)

1 概 述

在干旱荒漠地區(qū)，水是綠洲生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展和穩(wěn)定的根本，決定了干旱區(qū)的生態(tài)演化方向。胡楊是綠洲生態(tài)中的代表性植物，而水的質(zhì)量和數(shù)量則共同制約了胡楊的發(fā)展[1]。塔里木河中游段有胡楊林分布，但嚴(yán)峻的環(huán)境導(dǎo)致胡楊自然保護(hù)區(qū)內(nèi)的胡楊林種群維持日趨困難。

河岸邊防護(hù)堤的修筑對(duì)胡楊個(gè)體生長(zhǎng)有著較大的影響，其在一定程度上使得胡楊群落在堤外的分布數(shù)量有所減少，在胡楊林中數(shù)量眾多的是中老齡個(gè)體，種群結(jié)構(gòu)呈衰退型。從2015年的胡楊林保護(hù)區(qū)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可知，相比2006年，林地減少了約9.85%，疏林地減少了約13.66%，灌木林減少了約15.04%，保護(hù)并恢復(fù)胡楊林迫在眉睫。天然植被受環(huán)境影響較大，不同流域或不同區(qū)段下，環(huán)境對(duì)綠洲植被的影響也不一致[2]?，F(xiàn)多對(duì)胡楊林的生長(zhǎng)發(fā)育與水文條件的聯(lián)系進(jìn)行研究，但對(duì)其與水質(zhì)的聯(lián)系卻研究較少。本文以此為切入點(diǎn)，分析荒漠化區(qū)域胡楊林在不同水質(zhì)條件下的生長(zhǎng)規(guī)律。

2 研究概況

以塔里木河中游段輪臺(tái)縣英巴扎到尉犁縣恰拉斷為研究區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)存在綠洲和沙漠相互交錯(cuò)的現(xiàn)象，生態(tài)環(huán)境極為脆弱。在塔里木河汛期，通過(guò)布設(shè)樣地、植被調(diào)查以及試驗(yàn)分析的方法研究胡楊林保護(hù)區(qū)在不同生態(tài)環(huán)境時(shí)，地表水以及潛水的化學(xué)特征。以塔里木河中游南岸作為樣品地，并將其編號(hào)為Z1、Z2、Z3，在汛期內(nèi)樣品地點(diǎn)可被河水淹沒，為地表水的采集提供了便利。樣品地中水域面積最大的是Z3，水域面積最小的是Z1。為便于對(duì)照，在干流尉犁大橋下設(shè)置了Z4樣品地。

各樣品地胡楊林生長(zhǎng)發(fā)育情況不同，Z1樣品地的胡楊僅有7m左右的高度，生長(zhǎng)逐漸減弱，且有小部分已經(jīng)死亡；Z2樣品地的胡楊有著較好的生長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，與草本植物等種群共同形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的群落；Z3樣品地的胡楊處于旺盛的生長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，有著穩(wěn)定增長(zhǎng)的種群。

在所選的三個(gè)樣品地中對(duì)地表水樣進(jìn)行收集，采用GPS定位系統(tǒng)對(duì)樣品地的經(jīng)緯度以及高度等信息進(jìn)行記錄，挖掘Z2樣品地至潛水出露，以取得所需樣品，在W4處取河水樣品。為使結(jié)果更加精確，以每水體3份的方式開展水質(zhì)檢測(cè)，結(jié)果以其平均值為準(zhǔn)?；瘜W(xué)指標(biāo)檢測(cè)方法見表1。

表1 化學(xué)指標(biāo)及試驗(yàn)方法

3 研究成果分析

3.1 塔里木河中游水化學(xué)特性

化學(xué)分析結(jié)果(見表2)表明，各樣品地地表水均有著較高的總硬度，在15～30度時(shí)為硬水，在30度以上時(shí)則為極硬水(見圖1、圖2)。Z2樣品地采樣點(diǎn)潛水樣則有著170度的硬度，Z4樣品地采樣點(diǎn)則僅有17度的硬度。

表2 各樣品地水質(zhì)分析結(jié)果

續(xù)表

區(qū)域內(nèi)的河水在豐水期內(nèi)仍為淡水或微咸水。在大橋下有著615.2mg/L的TDS。Z2樣品點(diǎn)地表水有287mg/L的礦化度；Z2樣品點(diǎn)的潛水出現(xiàn)在64cm位置，其有著14476.2mg/L的礦化度，為鹽水。Z3樣品點(diǎn)有著1037.4mg/L的TDS，屬微咸水，相比于地表水干流，其TDS高出約68.5%。

圖1 各樣品地水化學(xué)特性對(duì)比

地表水和潛水樣品約有著7.31～7.81的pH值，大橋下的地表干流有著7.81的最高pH值，Z2樣品點(diǎn)則有著7.31的最低pH值。各樣品地約有著100～300mg/L的總堿度，干流水樣有著115.1mg/L的最低總堿度。

Z2樣品地的潛水主要由地表水的下滲補(bǔ)給，潛水的水質(zhì)比起地表水的水質(zhì)，約有17.2倍的TDS、9.2倍的總硬度以及4.6倍的總堿度。

圖2 相同區(qū)域地表水與潛水水質(zhì)對(duì)比

在胡楊林保護(hù)區(qū)內(nèi)的地表水有著204～486mg/L的硫酸鹽含量以及70.8～239.8mg/L的氯化物含量，橋下干流氯化物以及硫酸鹽有著132mg/L和204mg/L的含量，均在水質(zhì)衛(wèi)生規(guī)范250mg/L以下。Z3樣品點(diǎn)硫酸鹽有著486.2mg/L的含量，為苦咸水[3-4]。Z1和Z3樣品點(diǎn)的氨氮有著16.4mg/L的含量，遠(yuǎn)在0.15mg/L以上，游離的二氧化碳同樣有著27.4mg/L的高含量。

3.2 塔里木河中游胡楊林生長(zhǎng)狀況

從9月開始荒漠河岸的胡楊林步入落葉期，旱生以及鹽生植物成為植被的主要組成部分。胡楊林群落的生長(zhǎng)環(huán)境按照植被的覆蓋程度等可以劃分為荒漠化區(qū)域、過(guò)渡帶區(qū)域和河岸輻射區(qū)域。現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，保護(hù)區(qū)內(nèi)的胡楊和灰胡楊種群僅有較少的幼齡個(gè)體，新生資源較少，種群結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出倒金字塔形[5]。

Z1樣品點(diǎn)處于南岸階地，為過(guò)渡帶，地表鹽結(jié)晶較多，在季節(jié)性洪水的影響下其存在短時(shí)間的淹沒期；檉柳是眾多植被中的優(yōu)勢(shì)種，胡楊在該區(qū)域內(nèi)分布較為稀疏。Z2樣品點(diǎn)在河岸邊，汛期內(nèi)水量較大，胡楊多處于中齡期，有著較為穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)[6]。Z3樣品地處于河漫灘位置，胡楊林有著成片的分布，較易出現(xiàn)更新演替，幼樹一般有著10年以內(nèi)的樹齡，在100m2內(nèi)約有30株左右，幼樹分化已經(jīng)開始，存在較多凋亡現(xiàn)象，伴生種類以檉柳幼株為主。

3.3 水化學(xué)特征對(duì)胡楊生長(zhǎng)的影響

該流域中，地下水的TDS比起地表水有更高數(shù)值，其原因主要在于修建了中游堤防之后，導(dǎo)致沿河的地下水淡化帶出現(xiàn)一定程度的萎縮，使離子含量有所上升，此外，汛期不斷抬升的地下水水位，導(dǎo)致水流排水不及時(shí)，同時(shí)，在漫溢河水下滲時(shí)土壤上層鹽類也隨之下滲到地下水中。在人為和自然因素的影響之下，該區(qū)域內(nèi)的地表水不斷惡化，一方面出現(xiàn)不斷融化的地表積鹽，另一方面因?yàn)榉N植經(jīng)濟(jì)類作物，不斷匯入的農(nóng)田排水對(duì)其造成一定影響。

在塔里木河中游段，因洪水期輸水堤壩的引水作用，對(duì)兩側(cè)河岸的胡楊林進(jìn)行漫灌，使得該區(qū)域水域面積有所擴(kuò)大，河岸兩側(cè)的地下水淡化帶在季節(jié)性洪水沖刷作用下不會(huì)出現(xiàn)過(guò)分萎縮，使兩岸所修建的堤壩導(dǎo)致的生態(tài)負(fù)效應(yīng)得到減緩，確?，F(xiàn)有胡楊林生長(zhǎng)得到維持。但這種作用的影響范圍有限，僅能保證靠近河道的小區(qū)域的胡楊林幼苗生長(zhǎng)需要。因不斷惡化的地下水化學(xué)性質(zhì)，導(dǎo)致該區(qū)域內(nèi)的胡楊林缺乏自然更新演替的條件，因此該區(qū)域內(nèi)現(xiàn)存的多為老齡胡楊。此外，胡楊幼苗的生長(zhǎng)受到塔里木河氣候條件的抑制，上游水土資源的高強(qiáng)度開發(fā)降低了中游來(lái)水量，過(guò)度開荒等人為因素帶來(lái)了不良后果，加之土壤鹽堿化，導(dǎo)致胡楊林種群出現(xiàn)衰退。

4 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，為使塔里木河土壤環(huán)境有所改善，以提供給胡楊林一個(gè)良好的生長(zhǎng)環(huán)境，首要措施是先進(jìn)行排鹽，此外培肥、保水以及退耕措施也需要同步跟上，以最大程度促進(jìn)胡楊林更新復(fù)壯。

a.塔里木河地下水主要通過(guò)汛期河水漫溢下滲進(jìn)行補(bǔ)充，因此地表水與地下水水力聯(lián)系較密切。通過(guò)本次研究可知，在塔里木河流域中，中游沿岸地下水TDS值較大，主要是因?yàn)榈谭佬藿ê?，河岸淡化帶地下水萎縮，離子含量增大，而地下水在汛期內(nèi)持續(xù)上升，難以進(jìn)行排水，在河水漫溢下滲時(shí)土壤鹽類也隨之流入地下水。

b.洪水期中游段水域面積有所增加，河岸地下水淡化帶得到有效補(bǔ)充，使生態(tài)負(fù)效應(yīng)有所緩解，維持住了現(xiàn)有的胡楊林。但該種作用的影響范圍有限，僅河道周圍地帶可以保證胡楊幼苗生長(zhǎng)。地下水化學(xué)性質(zhì)對(duì)生物進(jìn)行自然淘汰，故區(qū)內(nèi)更新較慢，多為耐鹽性強(qiáng)的中老齡胡楊及灌木。胡楊幼苗受當(dāng)?shù)貧夂虻挠绊懮L(zhǎng)發(fā)育受到抑制；中游來(lái)水量因上游高強(qiáng)度開發(fā)而有所減少；土壤的鹽堿化、種群間的內(nèi)部競(jìng)爭(zhēng)等都會(huì)對(duì)胡楊種群造成一定的影響，導(dǎo)致其有所衰退。

c.洪水期增加了塔里木河中游水域面積，使胡楊林的生長(zhǎng)發(fā)育得以維持，但地表水的礦化度和總硬度在漫溢的地下水作用下不斷提高，此外，地下水鹽分因農(nóng)田排水不斷增加，使其難以提供給胡楊幼苗所需的營(yíng)養(yǎng)。

d.旱生和鹽生植物是區(qū)內(nèi)植被的重要組成部分，胡楊幼齡個(gè)體較少，種群表現(xiàn)為衰退型，僅在河道周邊適宜胡楊幼苗的生長(zhǎng)。