呼吉尔特矿区植被类型与地下水位关系研究

　　摘要:呼吉尔特矿区地处毛乌素沙地，为研究煤炭资源开发后引起浅层地下水变化进而对植被类型的影响，通过地下水埋深与植被种群分布的空间分析，结合现场调查获得了地下水埋深与植被种群分布规律，研究发现区内的典型草原植被已被沙生植被、草甸植被、盐生植被等隐域性植被取代，丘间湿地植被对浅层地下水水位敏感度较高，可作为重要指标纳入煤炭矿区生态环境的监测体系。

　　关键词:植被类型,植被分布,地下水位,空间分析

　　植被与地下水有着密切的关系，Batelaan等在研究地下水与地区生态保护关系中发现植被分布能很好的映射地下水补给区和排泄区。水文模型和植被类型能揭示一些流域上的生态差异[1]。Dwire等在美国俄勒冈州东北部，研究了三种不同水分含量的草地类型，分析认为植物物种相对于地下水位深度的分布具有一定的地带性分布特征[2]。

　　赵文智等针对干旱区生态水文过程研究提出了临界生态需水量、最适生态需水量和饱和生态需水量的概念，并提出了确定方法[3]。李卫红指出植物水分利用是群落生态过程的核心问题。在干旱地区，植被生长受浅层土壤水分条件制约最大[4]。根据中国煤炭产业发展规划，以陕西神府煤田和内蒙古东胜煤田为主规划了神东煤炭基地。

　　目前，神东煤炭基地已批复的矿区主要位于毛乌素沙地腹地，地区经济的开发主要依托能源产业的发展，能源开发转化受制于水资源利用，生态环境保护又制约着水资源的开发，进而形成了一个复杂的多元制衡结构[5]。绿水青山也是金山银山已成为新时代绿色发展主旋律，有效保护生态环境，适度开发矿产资源显得十分迫切和重要，本文结合遥感解译和实地验证，研究地下水位与植被类型关系，深入理解植被变化对地下水变化的响应，为呼吉尔特矿区生态环境监测提供有效技术支撑。

　　1研究区概况

　　毛乌素沙地位于鄂尔多斯高原的中部与南部，黄河从西、北、东三面环绕，东南背依黄土高原，西北紧邻库不齐沙漠[6]。毛乌素沙地水热资源变化强烈，降水量较少，气候干旱，是中国四大沙地之一，地处于农牧业过渡带，能源开发集中分布带，生态环境问题主要表现为的脆弱性、多样性和复杂性[7]。研究区位于呼吉尔矿区内，主要涵盖了葫芦素井田、门克庆井田、梅林庙井田、巴彦高勒井田、图克井田。

　　2植被调查

　　2.1植被分布特征

　　研究区虽然属于典型草原带，但是典型地带性的植被如针茅、达乌里胡枝子、冷嵩等仅零星分布在硬梁地的梁顶上，区域范围内已被沙生植被、草甸植被、盐生植被等隐域性植被取代。从空间结构来看植被类型复杂而多样。研究区范围内以油嵩为建群种的沙生半灌木群落最为发达，在研究区范围内占据面积最大。

　　从流沙地到固定沙地形成一个演替系列。流动沙丘上植被稀少，分布了沙蓬、虫实等组成的沙地先锋植物群落;半固定沙地上，油嵩开始定居，至固定阶段，油嵩群落达优势地位并趋于稳定;在固定沙地上，地面出现藻类结皮，局部地段保留着沙地柏-柳叶鼠李灌丛和柠条灌木等群落。丘间的低湿滩地，生境条件比较多样，常有各种草甸、盐化草甸、沼泽草甸、草本沼泽及柳湾林[7-10]等，丘间低湿滩地植物群落类型相对丰富。

　　沙蒿是区域范围内优势物种，广泛分布与固定沙丘和半固定沙丘上。沙蒿分布密度与沙地变化趋势一致，种群植物的盖度分别由10%→30%→50%。对应着流动沙漠、半流动半固定沙漠和固定沙漠三个阶段的变化，目前研究区大部分沙漠已基本固定，种群盖度一般在50%～70%。乔木类、灌木类、沙地半灌木草本类、臭柏以及农作物类植物根系下扎深度一般末达到地下水位，它们主要依靠大气降水和土壤中的持着水生长发育，只有湖沼草滩类植物多数为喜水植物，生长于地下水位浅埋地带，靠吸收地下水份生长发育。

　　2.2植被类型分布与地下水关系

　　本次研究进行了植被样方的调查，对典型地貌区进行了样线调查，对研究区典型的滩地植被带和柳湾林植被带共布设了2条调查样线，根据样线调查绘制了典型区域植被带分布。根据样线调查发现，区域内有典型的柳湾林群落分布，以柳湾林为生态单元，在低湿区主要分布有芦苇、拂子茅，在高潜水位区主要分布寸草苔草甸，在寸草苔周边地下水埋深增大，草甸植被向典型草原和荒漠草原演变，逐步由寸草苔退化为有牛心朴子，小花棘豆，芨芨草等物种，在沙丘区地下水埋深10m以上，沙化特征明显区域主要分布有虫实、米口袋等植被。

　　3植被类型与地下水位关系建立

　　根据地下水水位埋深和植被类型数据进行空间统计分析，计算出各植被类型区平均地下水埋深。通过植被类型分类统计可知沙地草本类和臭柏灌丛类地下水位平均值在2m以上。从区域地形分析来看，两种植被类型主要分布在风积沙丘区，沙丘微地貌造成地下水埋深增大，所以这两种植被类型表现为地下水水位高的特点。

　　乔木林地下水位平均值为1.51m，从分布上看，在研究区内比较零散，主要在牧区居民点周边和道路两侧，由于乔木林均为人工栽种，多位于地下水相对较高的平缓丘间低地，其地下水位与植被类型关系不具有代表性。低湿地植被类型的平均水位1.82m，该类植被所在区域地势较低缓，临近地下水出露区，因此表现为地下水水位偏低的特点。

　　灌木类主要建群种为沙柳，分布上看具有柳湾林景观特征，柳湾林由沙柳、乌柳组成，是毛乌素沙地天然生存的独特植物群落。柳湾林与湿地草甸连续分布，因此地下水水位与低湿地植被相近。现场调查发现，地下水埋深与植被种群分布存在一定的分布规律，根据各植被类型地下水水位埋深和研究区滩地边缘植被带剖面分布和柳湾林典型植被带剖面分布特征，查阅相关文献，总结出研究区地下水位关系与典型植被关系。

　　4结论

　　1)研究区虽然属于典型草原带，但已被沙生植被、草甸植被、盐生植被等隐域性植被取代。研究区范围内以油嵩为建群种的沙生半灌木群落最为发达，同时具有独特的柳湾林景观特征。

　　2)研究区内以柳湾林为生态单元，在湿地主要分布有芦苇、拂子茅，在高潜水位区主要分布寸草苔草甸，在寸草苔周边随着地下水埋深增大，草甸草原逐步向典型草原和荒漠草原演变。

　　3)通过地下水埋深与植被种群分布的空间分析，结合现场调查发现地下水埋深与植被种群分布存在一定的分布规律，其中乔木林(旱柳、小叶杨)生长在地下水位1～6m，湿生灌木(沙柳、小红柳)生长在地下水水位1～6m，旱生灌木(杨柴、花棒)生长在地下水位6m以上区域，草本植被中随地下水位增加，植被主要演变的类型为是芦苇、假苇拂子茅、苔草、芨芨草、牛心朴子、小花棘豆、沙蒿、沙米。

　　4)丘间湿地植被类型的水位敏感性高，对地下水位指示最明显，可作为重要指标纳入煤炭矿区生态环境的监测体系。

　　参考文献:

　　[1]O.Batelaan，F.D.Smedt，L.Triest.Regionalgroundwaterdischarge:phreatophytemapping，groundwatermodellingandimpactanalysisofland-usechange[J].JournalofHydrology，2003，275(1-2):86-108.

　　[2]KathleenA.Dwire，J.BooneKauffman，JohnE.Baham.Plantspeciesdistributioninrelationtowater-tabledepthandsoilredoxpotentialinmontaneriparianmeadows[J].Wetlands，2006，26(1):131-146.

　　[3]赵文智，程国栋.干旱区生态水文过程研究若干问题评述[J].科学通报，2001，46(22):1851-1857.

　　[4]李卫红，郝兴明，覃新闻，等.干旱区内陆河流域荒漠河岸林群落生态过程与水文机制研究[J].中国沙漠，2008，28(6):1113-1117.

　　[5]寇许.煤炭矿区地下水变化对生态环境的影响研究[J].煤炭工程，2016，48(6):116-118，122.

　　[6]胡兵辉，廖允成，王克勤，等.毛乌素沙地农田土壤水分的时空变化格局[J].水土保持通报，2011，31(5):144-148.

　　[7]陈仲新，张新时.毛乌素沙化草地景观生态分类与排序的研究[J].植物生态学报，1996，20(5):423-437.

　　相关期刊推荐：中国水土保持(月刊)创刊于1980年，是水利部主管、黄河水利委员会主办的对国内外公开发行的水土保持综合性科技期刊。初名《水土保持》，为双月刊,内部发行。