平原水庫周邊天然生態林地水鹽動態變化特征分析

肖 讓，姚寶林， 葉含春，王興鵬，孫海燕

(塔里木大學水利與建筑工程學院，新疆 阿拉爾 843300)

關于地下水與土壤鹽分關系的研究很多，裴鐘源[1]獲得洼地地下水位和地下水礦化度與土壤含鹽量的季節性變化規律，表層鹽分季節性變化明顯；彭望錄[2]研究了地下水埋深、礦化度和地貌因子對土壤鹽堿化的影響，建立了用于綜合分析土壤鹽堿化的數學模型;姜洪濤[3]研究了干旱區土壤變化特征以及遙感反演；Ceuppens等[4]認為地下水埋深淺、礦化度高、易于鹽分在毛管作用下向上遷移；郭全恩[5]等研究表明不同地下水埋深對土壤鹽分離子的影響具有規律性。部分研究認為地下水位和表層土壤及地下水鹽含量狀況存在相互依存關系[6,7]。“鹽隨水來，鹽隨水去”，土壤水鹽兩者息息相關，互相影響。

新疆南疆地區降水稀少，屬于典型灌溉農業區，為解決水資源短缺和時空分布不均的問題，20世紀50年代開始實施大規模的屯墾戍邊，興修水利，一方面在河流出山口修建引水渠首和長距離的引水干渠；另一方面在綠洲內修建大量的平原水庫,形成了“上引下蓄，一塊天對一塊地”的水利工程分布格局，截至2010年已建成564座水庫，以小型水庫和平原水庫為主[8]，且平原水庫會造成其周邊地下水位升高，產生次生鹽堿化，進而對水庫周邊生態環境產生一定不利影響。由于南疆生態環境脆弱，干旱區水資源開發利用所引起的生態環境問題十分普遍，一直為世人所關注[9]。因此開展平原水庫周邊生態林地地下水位、地下水礦化度以及對土壤水鹽含量等的時空變化研究，以期為平原水庫周邊水土資源管理提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

研究區地理位置N40°38.920′～N40°38.930′，E80°45.385′～E80°45.386′，位于新疆生產建設兵團第一師阿拉爾市的多浪水庫南庫區生態林地，該水庫屬第一師范圍內第二大平原水庫，地處天山南麓、塔克拉瑪干沙漠北緣，年均氣溫10.8 ℃，降水量40.1～98.8 mm，日照2 556～2 991 h，無霜期180～224 d，屬典型的暖溫帶大陸性干旱荒漠氣候，地下水補給是生態林地供水的主要來源。測區旁邊為無防滲人工魚塘。

1.2 研究方法

(1)地下水埋深：在研究區設置地下水觀測井，用于監測地下水動態變化。

(2)地下水水質檢測：定期提取水樣，過濾后采用烘干殘渣法測定總鹽，同時用電導率儀測定地下水電導率值，擬合計算地下水礦化度，擬合公式y=0.746x-0.136(R2=0.852，x為地下水電導率值，y代表礦化度)。

(3)土壤指標測定：土壤含水率采用烘干法測定，以10 cm深度為單位，測定研究區0～100 cm深度土壤的水分分布狀況。土壤含鹽量采土水比為1∶5的土壤溶液，震蕩過濾后測定電導率值，同時用殘渣法測定土壤含鹽量，兩者擬合公式為y=0.363x+0.0108(R2=0.986 6 ，x為土壤溶液電導率值，y為土壤含鹽量g/kg)。

2 結果與分析

2.1 土壤含水量和含鹽量的空間分布特征

2.1.1土壤含水率的空間分布特征

通過2013和2014年兩年的試驗觀測數據得出(見圖1)，土壤含水率整體隨著土層深度的增加而增加，兩年的整體變化趨勢相同。與 0～20 cm 的表層土壤含水率變化對比，20～60 cm之間土壤含水率呈現相同的曲線特征，土壤含水率變化速率明顯低于0～20 cm。60～80 cm 的土壤含水率變化的波動平緩。80～100 cm 的土壤含水率與前四層有很大的差別，土壤含水率明顯高于其他層，但是會出現先減小后增加的變化趨勢。波動性相比其他土層變化是較大，兩年中土壤含水率最大值24.6%。

圖1 2013年和2014年土壤含水率空間分布

2.1.2土壤含鹽量的空間分布特征

由圖2可以看出，土壤含量鹽在0.24～8.9 g/kg之間變化，2014年較2013年土壤含鹽量呈增加趨勢，且年內不同土層差鹽分含量差異較大。其中10～40 cm的土層含鹽量變化最為明顯，具有顯著的鹽分表聚現象；40～100 cm的變化不明顯，變化范圍在0.5～1 g/kg，兩年間的土壤總鹽變化趨勢都是隨著土層深度的增加而減小，100 cm處達到最小值。從季節變化分析，夏季蒸發量大淺層土壤含鹽量高，其他時段相對含鹽量低，土層深度40 cm以下，土壤含鹽量變幅較小，趨于穩定。

2.2 研究區地下水動態變化

2.2.1地下水位變化

由于測區在水庫周邊，地下水埋深較淺，地下水埋深見圖3。在兩年的觀測記錄中，地下水位埋深最大值為1.8 m，地下水位埋深最小值為1.16 m。在兩年的試驗研究中，測區中的地下水位變化范圍不是很大，最大值與最小值之間變幅0.64 m，其主要原因由于魚塘人工定期補水，水位較為穩定，因此，該測區的地下水位與季節變化不相關，總體變化平穩。

圖2 2013年和2014年土壤鹽分空間分布

圖3 地下水埋深變化

2.2.2地下水礦化度變化

2013-2014年地下水礦化度變化見圖4所示。2013年地下水礦化度相對較小，2014年地下水礦化度較2013年明顯增大。兩年中地下水礦化度最大值4.92 g/L，最小值為0.61 g/L。究其原因，主要是因為土壤鹽分從2013年7月開始至2014年10月在不斷增加，在地下水埋深變化過程中增加了鹽分淋溶，加之2014年氣溫較2013年高，表土水分蒸發強烈，進而導致2014年地下水礦化度較2013年有明顯增大趨勢。

圖4 地下水礦化度

3 結 語

(1)在垂直方向上，地下水及土壤水受到地表蒸發與植物蒸騰的作用向地表運動，鹽分同時隨著水分的減小也向上運動，水分由于蒸發作用造成自下向上逐漸減少，即土壤含水量自下向上呈下降趨勢；鹽分則隨著水分富集與地表，所以土壤含鹽量自下向上呈上升趨勢。

(2)依據目前生態林地分布及長勢狀況分析，平原水庫對周邊生態林地影響不明顯，水鹽變化具有一定的季節性特征，但整體變幅不大，趨于穩定。

(3)對于平原水庫在水平方向上不同距離尺度對生態林地的影響還有待進一步研究。

[1] 裴鐘源，劉君閣.背河洼地土壤水鹽動態研究[J].鄭州工學院學報，1994，12(2)：41-47.

[2] 彭望錄.土壤鹽漬化量化的遙感與GIS實驗[J].遙感學報，1997，1(3)：237-240.

[3] 姜紅濤. 干旱區土壤水鹽變化特征及其影響因子的遙感反演和GIS分析[D]. 烏魯木齊：新疆大學，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，馬忠明，王益權，等.地下水埋深對土壤剖面鹽分離子分異的影響[J].灌溉排水學報，2010，29(6)：64-67.

[6] 馬小偉，胡東華，振 鈴，等.土壤水分、鹽分對野鴨湖濕地植物群落演替的影響[J].首都師范大學學報，2008，29(1)：50-54．

[7] 孫 月，毛曉敏，楊秀英，等.西北灌區地下水礦化度變化及其對作物的影響[J].農業工程學報，2010，26(2)：103-108.

[8] 鄧銘江，于海鳴，李湘權，等. 新疆大壩建設進展[J].水利水電技術，2010，41(7)：29-35.

[9] 婁鳳飛．新疆水資源開發利用中的生態環境問題及對策研究[D]．烏魯木齊：新疆師范大學，2011．