長(zhǎng)嶺縣地下水生態(tài)水位確定分析

開(kāi)偉萌，梁秀娟，肖長(zhǎng)來(lái)，齊志偉，賈 璐

（1.吉林大學(xué)新能源與環(huán)境學(xué)院，長(zhǎng)春 1300021；2.吉林大學(xué)水資源與水環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長(zhǎng)春 1300021；3.吉林大學(xué)油頁(yè)巖地下原位轉(zhuǎn)化與鉆采技術(shù)國(guó)家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室，長(zhǎng)春 1300021；4.吉林大學(xué)地下水資源與環(huán)境教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長(zhǎng)春 130021）

0 引 言

地下水是水資源重要的組成部分，是我國(guó)北方地區(qū)重要的供水水源［1，2］。地下水水位的變化會(huì)引起一系列的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，例如土地荒漠化、土壤鹽漬化、植被退化等［3］。因此，適當(dāng)?shù)牡叵滤唬撍唬┦蔷S護(hù)植被群落穩(wěn)定的重要條件，尤其是在干旱、半干旱地區(qū)，地表生態(tài)與地下水水位息息相關(guān)［4］。

許多學(xué)者從20 世紀(jì)90年代中后期開(kāi)始進(jìn)行地下水生態(tài)水位的研究［5-7］。常見(jiàn)的確定地下水生態(tài)水位的方法主要包括生態(tài)調(diào)查統(tǒng)計(jì)與分析、模型計(jì)算分析、和遙感統(tǒng)計(jì)分析3 類［8］（見(jiàn)表1）。生態(tài)調(diào)查統(tǒng)計(jì)與分析為最為常用的方法，通過(guò)樣方調(diào)查等生態(tài)學(xué)方法獲取植被的蓋度、多度、頻率等信息，利用統(tǒng)計(jì)的手段定量分析植被參數(shù)與地下水位埋深間的關(guān)系。其最直接的方法是采用實(shí)地樣方調(diào)查的各物種出現(xiàn)頻率或植被覆蓋統(tǒng)計(jì)結(jié)果，建立與水位埋深的關(guān)系曲線［9］；程艷［10］等通過(guò)樣方調(diào)查獲取的研究區(qū)植被覆蓋信息，結(jié)合高斯模型將植被特征值和地下水埋深進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，確定出適宜植被生長(zhǎng)的生態(tài)水位；張二勇［11］等采用植被分析圖分析法統(tǒng)計(jì)分析地下水開(kāi)發(fā)后生態(tài)植被出現(xiàn)演替的臨界水位。生態(tài)調(diào)查統(tǒng)計(jì)與分析方法的優(yōu)點(diǎn)是方法簡(jiǎn)單、直觀、適用性強(qiáng)，但野外調(diào)查費(fèi)時(shí)費(fèi)力，成本較高且精度較低。

表1 地下水生態(tài)水位的確定方法比較Tab.1 Comparison of determination methods of groundwater ecological level

其次是基于模型計(jì)算確定地下水生態(tài)水位，即利用數(shù)學(xué)模型來(lái)模擬地下水位與植被指數(shù)或依據(jù)土壤毛管水上升理論計(jì)算合適的埋深值，再通過(guò)情景對(duì)比分析及實(shí)地驗(yàn)證，確定目標(biāo)下的地下水埋深。如Zhao 等［12］采用FEFLOW 模型模擬灌溉和地下水開(kāi)采條件下的地下水位變化，并結(jié)合GIS 技術(shù)分析植被空間變化特征，得到?jīng)_洪積平原區(qū)的地下水臨界水位；或利用MODFLOW 模型［13］，耦合植被生長(zhǎng)模型，建立地下水與植被生態(tài)之間的函數(shù)關(guān)系，依次分析適宜植被生長(zhǎng)的地下水生態(tài)水位；或基于根系層厚度和潛水活動(dòng)層厚度，采用經(jīng)驗(yàn)公式法計(jì)算毛細(xì)上升高度，確定地下水補(bǔ)給植被的臨界水位［14］。此類平衡主要基于質(zhì)量守恒、水量平衡以及能量平衡原理，其優(yōu)點(diǎn)是可分析多種時(shí)空尺度的生態(tài)水文過(guò)程，預(yù)測(cè)未來(lái)可能的發(fā)展趨勢(shì)，其不足在于所需數(shù)據(jù)較為龐大，參數(shù)多，計(jì)算過(guò)程復(fù)雜。

第三種是基于高精度遙感信息的統(tǒng)計(jì)分析，即運(yùn)用遙感衛(wèi)星圖像獲取植被指數(shù)與地下水位等空間數(shù)據(jù)，探索地下水埋深與植被發(fā)育程度之間的量化關(guān)系，以從確定地下水生態(tài)水位。該方法在銀川平原［15］、內(nèi)蒙古荒漠草原區(qū)［16］等區(qū)域得到應(yīng)用。該方法適用于大尺度研究地下水位與植被生態(tài)間的關(guān)系，其不足在于結(jié)果受遙感數(shù)據(jù)的時(shí)空精度影響較大，但隨著遙感技術(shù)的不斷提高和完善，該方法將是未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)之一。

本文以吉林省松原市長(zhǎng)嶺縣為研究區(qū)，通過(guò)遙感技術(shù)（ENVI）計(jì)算出Landsat 8 系列遙感影像的歸一化植被指數(shù)（NDVI），并進(jìn)一步計(jì)算出植被覆蓋率（FVC 值），同時(shí)結(jié)合地理信息系統(tǒng)（GIS）中研究區(qū)的地下水埋深和潛水礦化度數(shù)據(jù)。從而確定適宜研究區(qū)植被生長(zhǎng)的地下水生態(tài)水位與潛水礦化度。本文的創(chuàng)新點(diǎn)在于前人的研究指出通過(guò)遙感技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)分析地下水水位和植被覆蓋情況之間的關(guān)系，確定出適宜植被生長(zhǎng)的地下水生態(tài)水位，但地下水生態(tài)水位不僅體現(xiàn)在水資源量方面，也體現(xiàn)在水質(zhì)這一方面，因此本文將地下水礦化度也納入考量范圍，以便更好地確定在鹽漬化和沙化均較為嚴(yán)重區(qū)域的地下水生態(tài)水位。

1 研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 研究區(qū)概況

長(zhǎng)嶺縣位于吉林省西部，隸屬于松原市，地處松嫩平原腹地。位于東經(jīng)123°06′～124°45′，北緯43°59′～44°42′之間，總面積達(dá)5 728.4 km2。地勢(shì)平坦開(kāi)闊，總體地勢(shì)西北低，東南高。

研究區(qū)內(nèi)多年平均氣溫4.9 ℃，全年溫差大，極端最高氣溫37.9 ℃，極端最低氣溫-34.2 ℃。多年平均降雨量為470 mm，主要降水時(shí)段集中在6-9月，占全年總水量的70%以上［17］。多年平均蒸發(fā)量為1 612.7 mm，參照干旱指數(shù)綜合分帶表（表2），利用本區(qū)降雨量和蒸發(fā)量，得出研究區(qū)干旱指數(shù)為3.4，故研究區(qū)屬大陸性半干旱帶氣候。春季干燥多風(fēng)，夏季炎熱多雨，秋季少雨溫差大，冬季嚴(yán)寒少雪，無(wú)霜期較短。區(qū)內(nèi)土壤有發(fā)生鹽漬化和沙化的風(fēng)險(xiǎn)。長(zhǎng)嶺縣境內(nèi)地表水貧乏，無(wú)地表河流，地表徑流集中于縣內(nèi)低洼的湖泡中，難以流出。

表2 干旱指數(shù)綜合分帶表Tab.2 Comprehensive zoning table of drought index

區(qū)內(nèi)地貌類型可分為臺(tái)地、平原、沙丘、丘間平地等。其中平原主要分布于縣域中部，除局部地方有固定沙丘外，大多地勢(shì)比較平坦，相對(duì)高差在20 m左右［18］。全區(qū)遍布松散巖類孔隙潛水，潛水含水層為以上更新統(tǒng)下部砂層為主體的含水巖組，厚6～20 m，含水層巖性主要以中粗砂為主，單井涌水量在10～100 m3∕d，地下水類型為降水入滲—蒸發(fā)型，地下水水化學(xué)類型主要以HCO3-Na 型和HCO3-Ca·Na 型為主。研究區(qū)主要植被有榆樹(shù)羊草、狼針草、疏林、線葉菊、大針茅和鹽生群落［19］，其中以羊草草原分布最廣，面積最大。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

本次研究的影像采用2013-2017年6月Landsat 8系列的遙感數(shù)據(jù)，其空間分辨率為30 m，時(shí)間分辨率為16 d，云層可見(jiàn)度小于2%。為了能正常地使用遙感影像，先對(duì)影像進(jìn)行圖像拼接、裁剪、幾何校正、輻射定標(biāo)、大氣校正等預(yù)處理。

地下水埋深數(shù)據(jù)選用2013-2017年長(zhǎng)嶺縣51 組觀測(cè)井的地下水埋深長(zhǎng)期觀測(cè)資料，其監(jiān)測(cè)頻率為每月1日、6日、11日、16日、21日、26日，觀測(cè)井位置分布見(jiàn)圖1。本次研究選用的時(shí)間序列較短，地下水水質(zhì)在短時(shí)間內(nèi)變化較為微小，因此，潛水礦化度數(shù)據(jù)選用2017年7月研究區(qū)的47 個(gè)潛水水樣的水化學(xué)調(diào)查結(jié)果。（本文所選取的地下水礦化度這一指標(biāo)，主要與自然地理?xiàng)l件及地下水動(dòng)力學(xué)條件有關(guān)，受人為作用的影響較小，故年際間的變化較小，采用2017年7月的水化學(xué)調(diào)查數(shù)據(jù)具有代表性），所采集的水樣在譜尼測(cè)試股份有限公司（吉林分公司）進(jìn)行檢測(cè)，測(cè)試結(jié)果通過(guò)陰陽(yáng)離子平衡檢驗(yàn)均小于5%，水樣檢測(cè)數(shù)據(jù)真實(shí)可靠，取樣點(diǎn)分布見(jiàn)圖1。

圖1 地下水觀測(cè)井及取樣點(diǎn)位置分布圖Fig.1 Location distribution of groundwater observation Wells and sampling points

2 地下水生態(tài)水位的研究方法及步驟

2.1 提取NDVI值

歸一化植被指數(shù)NDVI 是反映植被生長(zhǎng)狀況的有效指數(shù)，已廣泛應(yīng)用于植被遙感監(jiān)測(cè)及植被變化等方面的研究［20］。Landsat 8 系列的NDVI 的擬合精度（R2）為0.81，擬合精度較高［21］。利用ENVI 軟件對(duì)預(yù)處理后的遙感影像進(jìn)行NDVI 值的提取，模型如下所示。

式中：NDVI 為歸一化植被指數(shù)；NIR 為影像的近紅外波段；R 為影像的紅外波段。

2.2 計(jì)算植被覆蓋率

植被覆蓋率FVC 指植被在地面的垂直投影面積占統(tǒng)計(jì)區(qū)總面積的百分比，它可以量化植被地表覆蓋狀況［5］。為使實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更具代表性，本文選取置信率區(qū)間為5%的NDVI 值來(lái)計(jì)算植被覆蓋率，計(jì)算公式如下：

式中：FVC 為植被覆蓋率；NDVI 為歸一化植被指數(shù)；NDVImin為植被指數(shù)的最小值；NDVImax為植被指數(shù)的最大值。

根據(jù)公式（2），我們可以將整個(gè)地區(qū)分為3個(gè)部分：當(dāng)NDVI小于0.05，F(xiàn)VC 取值為0；NDVI大于0.7，VFC 取值為1；介于兩者之間的像元使用公式（2）計(jì)算。通過(guò)ENVI 軟件實(shí)現(xiàn)植被覆蓋率的計(jì)算：選擇band math 工具，輸入計(jì)算公式：（b1 gt 0.7）×1+（b1 lt 0.05）*0+（b1 ge 0.05 and b1 le 0.7）*［（b1-0.05）∕（0.7-0.05）］，（其中b1 為選擇的NDVI 圖像）并選擇NDVI 的輸出結(jié)果作為公式的應(yīng)用數(shù)據(jù)。

2.3 提取柵格值

運(yùn)用ArcGIS 軟件中的重采樣工具，將含有植被覆蓋率（FVC）的遙感影像處理為一系列300 m×300 m 的柵格，共獲得11.6 萬(wàn)對(duì)柵格數(shù)據(jù)。將收集的地下水埋深和礦化度數(shù)據(jù)插值為相同分辨率的空間分布圖，通過(guò)以上步驟得到每個(gè)像元空間上對(duì)應(yīng)的水位埋深、礦化度和FVC值數(shù)據(jù)。

將礦化度值與FVC 值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，確定出適宜植被生長(zhǎng)的礦化度區(qū)間。再將地下水埋深數(shù)據(jù)以0.1 m 為間距，計(jì)算不同埋深區(qū)間的FVC 均值，繪制并分析FVC 與埋深的關(guān)系曲線，最終確定適宜研究區(qū)植被生長(zhǎng)的地下水生態(tài)水位。

3 結(jié)果與分析

3.1 地下水埋深時(shí)空變化

為了使本次研究更具有代表性，繪制并參照分析2013年、2015年和2017年研究區(qū)地下水埋深空間分布圖及研究區(qū)地下水埋深變化范圍表（圖2、表3）。結(jié)果顯示，2013年研究區(qū)地下水埋深在2.08～9.84 m 之間。其中西北部埋深較淺，在2.08～4.5 m 之間；西南部埋深居中，在3.0～6.5 m 之間；中東部埋深較深，在4～9.84 m 之間。地下水埋深最大處在長(zhǎng)嶺鎮(zhèn)附近，為9.84 m。在長(zhǎng)嶺鎮(zhèn)、八十八鄉(xiāng)、流水鎮(zhèn)、東嶺鄉(xiāng)及三縣堡鄉(xiāng)存在降落漏斗［圖2（a）］。2015年研究區(qū)地下水埋深在1.95～10.46 m 之間。在東嶺鄉(xiāng)、流水鎮(zhèn)附近，地下水埋深有所減小，降落漏斗消失；而在長(zhǎng)嶺鎮(zhèn)周圍地下水埋深繼續(xù)增大，最大埋深達(dá)10.46 m，降落漏斗呈增大趨勢(shì)［圖2（b）］。2017年研究區(qū)地下水埋深范圍在1.86～10.42 m 之間，長(zhǎng)嶺鎮(zhèn)地下水埋深相較于2015年時(shí)有所減小，為10.42 m，降落漏呈減小趨勢(shì)，流水鎮(zhèn)地下水埋深有所增大，降落漏斗相較于2015年再次出現(xiàn)［圖2（c）］。

表3 研究區(qū)代表性年份地下水埋深變化區(qū)間（時(shí)間、空間）表Tab.3 The variation interval（time and space）of groundwater depth in representative years in the study area

圖2 研究區(qū)地下水埋深空間分布圖Fig.2 Spatial distribution of groundwater depth in the study area

計(jì)算2013-2017年區(qū)內(nèi)地下水觀測(cè)井埋深均值，繪制2013-2017年平均地下水埋深統(tǒng)計(jì)圖（圖3）。結(jié)果表明，區(qū)內(nèi)地下水平均埋深由2013年的5.64 m，增大到2017年的6.52 m，5年間，地下水水位持續(xù)下降，年均降幅為0.22 m，并且在2014-2015年間，水位降幅速率達(dá)到下降最大，為0.39 m∕a；2016-2017年間水位下降降幅為0.31 m；其余年份均小于0.2 m，地下水水位持續(xù)下降會(huì)增大研究區(qū)內(nèi)土壤沙化的風(fēng)險(xiǎn)。

圖3 研究區(qū)2013-2017年平均地下水埋深統(tǒng)計(jì)圖Fig.3 Statistical chart of average groundwater depth in the study area from 2013 to 2017

3.2 植被覆蓋率FVC的時(shí)空變化

由2013-2017年植被覆蓋率FVC 空間分布圖（圖4），可以看出，2013年長(zhǎng)嶺縣西北部地區(qū)（三十號(hào)鄉(xiāng)、三團(tuán)鄉(xiāng)、東六號(hào)鄉(xiāng)）及中部部分地區(qū)（前七號(hào)鄉(xiāng)、二里界鄉(xiāng)）植被覆蓋程度較好，東部地區(qū)（巨寶山鄉(xiāng)、太平山鎮(zhèn)、永久鎮(zhèn)）植被覆蓋程度較低，在西北部地區(qū)（二十號(hào)鄉(xiāng)）和西南部地區(qū)（大興鎮(zhèn)、太平川鎮(zhèn)）的湖泡附近出現(xiàn)土壤鹽漬化現(xiàn)象［圖4（a）］。2017年長(zhǎng)嶺縣植被覆蓋程度較2013年有所降低，在西北部地區(qū)（三十號(hào)鄉(xiāng)、三團(tuán)鄉(xiāng)、東六號(hào)鄉(xiāng)）和中部部分地區(qū)（七號(hào)鄉(xiāng)、二里界鄉(xiāng)等）植被有所退化；在西北部地區(qū)（二十號(hào)鄉(xiāng)）和西南部地區(qū)（大興鎮(zhèn)、太平川鎮(zhèn)）的土壤鹽堿化現(xiàn)象呈擴(kuò)大趨勢(shì)；在長(zhǎng)嶺縣中部地區(qū)（長(zhǎng)嶺鎮(zhèn)、腰坨子鄉(xiāng)）出現(xiàn)點(diǎn)片狀沙化現(xiàn)象［圖4（b）］。因2015年本區(qū)植被覆蓋率（FVC）分布圖與2017年的圖相似度較高，且年份相差較小，故此處不再贅述2015年植被覆蓋率（FVC）的時(shí)空變化。

圖4 研究區(qū)植被覆蓋率（FVC）分布圖Fig.4 Distribution of vegetation coverage ratio（FVC）in the study area

對(duì)比分析2013-2017年長(zhǎng)嶺縣年均植被覆蓋率（FVC）（圖5），可以看出，2013-2017年間，區(qū)內(nèi)年均FVC 值由2013年的36.6%，下降到2017年的34.8%，累計(jì)下降1.8%，年均退化速率為0.45%∕a。在近5年期間，2014-2015年均FVC 值有所回升外，2015-2016年均FVC 值下降最大。對(duì)比分析區(qū)內(nèi)2013-2017年地下水平均埋深和年均FVC值（圖3、5），可以看出，地下水埋深和FVC 值呈明顯負(fù)相關(guān)，即埋深增大，F(xiàn)VC 值會(huì)隨著減小。另外，研究區(qū)2014-2015年，地下水平均埋深有顯著增大，2015-2016年均FVC 值下降明顯；2013-2014年地下水平均埋深變化較小，2014-2015年年均FVC值則有微量的增加（0.2%）；說(shuō)明地下水埋深對(duì)植被發(fā)育的影響存在滯后效應(yīng)［9］，即前一年水位埋深的變化，會(huì)對(duì)其后一年植被的生長(zhǎng)情況產(chǎn)生影響。

圖5 研究區(qū)2013-2017年均植被覆蓋率（FVC）統(tǒng)計(jì)圖Fig.5 Statistical chart of vegetation coverage ratio（FVC）in the study area from 2013 to 2017

3.3 地下水生態(tài)水位的確定

將地下水埋深數(shù)據(jù)以0.1 m 為間距，計(jì)算逐年不同埋深區(qū)間的植被覆蓋率（FVC）平均值，繪制出植被覆蓋率與地下水埋深的關(guān)系曲線圖（圖6）?？梢钥闯?，F(xiàn)VC 均值在0.18～0.47 范圍內(nèi)變化。當(dāng)?shù)叵滤裆钤?.3～6.5 m時(shí)，埋深對(duì)FVC值有顯著影響，埋深與FVC 值整體上呈負(fù)相關(guān)，即FVC 值隨埋深的減小而增大；當(dāng)?shù)叵滤裆钤?.5～8.4 m 時(shí)，F(xiàn)VC 值整體維持在0.33 左右，說(shuō)明在此范圍內(nèi)的地下水埋深值對(duì)FVC 值影響較小，分析其原因，在此埋深范圍內(nèi)，已超出研究區(qū)內(nèi)多數(shù)常見(jiàn)天然植被的最佳生長(zhǎng)水位，植被的生長(zhǎng)狀態(tài)受到抑制，地下水埋深通過(guò)控制種群類型、物種豐富度等因素將FVC值限定在約0.33。

圖6 研究區(qū)植被覆蓋率（FVC）與地下水埋深關(guān)系圖Fig.6 Relationship between vegetation coverage ratio（FVC）and groundwater depth in the study area

當(dāng)?shù)叵滤裆钸_(dá)到8.4 m 后，F(xiàn)VC 值持續(xù)下降到0.2 左右。根據(jù)研究區(qū)地下水埋深空間分布圖（圖2），埋深大于8.4 m 的區(qū)域主要分布在長(zhǎng)嶺縣中部地區(qū)（長(zhǎng)嶺鎮(zhèn)、流水鎮(zhèn)等），由研究區(qū)土壤類型圖（圖7），可以看出，研究區(qū)中部部分地區(qū)的土壤類型為砂土，由于砂性土壤保水性較差，蒸發(fā)作用較于壤土更加強(qiáng)烈，且在研究區(qū)中部地區(qū)，地下水埋深較大，砂性土壤在長(zhǎng)時(shí)間蒸發(fā)作用下，土壤中的水分被快速蒸發(fā)，且難以得到補(bǔ)充，在風(fēng)的作用下土壤逐漸有沙化的趨勢(shì)。由遙感影像可以看出，部分地區(qū)土壤已經(jīng)出現(xiàn)點(diǎn)片狀沙化的現(xiàn)象，土壤沙化是造成埋深較大區(qū)域植被覆蓋率偏低的原因，同時(shí)，植被覆蓋程度較低也增大了土壤沙化的風(fēng)險(xiǎn)。

圖7 研究區(qū)土壤類型圖Fig.7 Soil types in the study area

當(dāng)?shù)叵滤裆钚∮?.3 m 時(shí)，隨著埋深的減小，F(xiàn)VC 值呈下降趨勢(shì)；當(dāng)埋深小于3 m時(shí)，基本維持穩(wěn)定。由研究區(qū)土壤類型圖（圖7），可以看出，研究區(qū)存在大面積壤土，壤土的毛細(xì)上升高度較高，當(dāng)?shù)叵滤贿^(guò)高時(shí)，土壤底層或地下水的鹽分會(huì)隨毛管水上升到地表，水分蒸發(fā)后，使鹽分積累在表層土壤中，容易引起土壤鹽漬化［4］。從遙感影像來(lái)看，在研究區(qū)西部地區(qū)的湖沼洼地周圍土壤表層多鹽漬化發(fā)育。綜上可知，地下水水位過(guò)高或過(guò)低均不利于植被的生長(zhǎng)，因此，保持地下水埋深在合理的范圍內(nèi)，是保持生態(tài)植被良性發(fā)展，降低土壤鹽漬化和荒漠化的風(fēng)險(xiǎn)的有效方法。

為進(jìn)一步確定研究區(qū)地下水生態(tài)水位，將植被覆蓋率FVC均值大于0.4時(shí)定義為植被覆蓋良好，提取2013-2017年間所有植被覆蓋率大于0.4 的點(diǎn)及其對(duì)應(yīng)的地下水埋深值并繪制成散點(diǎn)圖（圖8）。結(jié)果顯示，2013-2017年植被覆蓋良好的點(diǎn)分布于地下水埋深2.1～5.5 m 間，其中絕大多數(shù)點(diǎn)集中分布在埋深3.3～4.5 m 的范圍內(nèi)，且在此范圍內(nèi)的點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的FVC 均值較高。由此確定，3.3～4.5 m為長(zhǎng)嶺縣適宜植被生長(zhǎng)的生態(tài)水位。

圖8 FVC均值大于0.4點(diǎn)的埋深分布圖Fig.8 Buried depth distribution with FVC mean value greater than 0.4 point

3.4 潛水礦化度與植被覆蓋率的關(guān)系

利用2017年潛水礦化度數(shù)據(jù)和Arcgis 軟件，繪制潛水礦化度分布圖（圖9）。從圖9 中可以看出，研究區(qū)西北部潛水礦化度較高，最高可達(dá)2.4 g∕L，結(jié)合圖4（b），潛水礦化度偏高的區(qū)域主要集中在湖泊低洼處，由于該處地勢(shì)較低，地下水埋深較淺，蒸發(fā)作用較為強(qiáng)烈，故多為鹽漬化發(fā)育地帶，植被覆蓋率較低，但在西北部的地勢(shì)平坦處，難以發(fā)生土壤鹽漬化，潛水礦化度較低，植被覆蓋率較高，然而，相對(duì)而言，湖泊低洼處較少，西北部大面積區(qū)域?yàn)榈貏?shì)平坦處，因此，地下水埋深為控制西北部植被覆蓋率的主要因素且該處植被覆蓋率較高；中東部潛水礦化度較低，低至0.29 g∕L，雖然該地地勢(shì)平坦，潛水礦化度較低，但該地地下水水位埋深較大，植被覆蓋率較低，故該地控制植被覆蓋程度的主要因素為地下水埋深。因此。由圖4（b）可知，該年份潛水礦化度的分布圖與該年份的植被覆蓋率分布圖一致。

圖9 研究區(qū)潛水礦化度分布圖Fig.9 Distribution of groundwater salinity

將選取點(diǎn)所處像元的FVC 值與對(duì)應(yīng)的潛水礦化度含量繪制成散點(diǎn)圖（圖10），分析FVC 值與潛水礦化度含量的關(guān)系，確定研究區(qū)適宜植被生長(zhǎng)的潛水礦化度。從圖10中可以看出，當(dāng)潛水礦化度小于0.85 g∕L 時(shí)，散點(diǎn)密集，F(xiàn)VC 高值點(diǎn)密度大，植被生長(zhǎng)發(fā)育情況良好；當(dāng)潛水礦化度在0.85～1.55 g∕L之間時(shí)，散點(diǎn)較為密集，但是FVC 高值點(diǎn)的密度呈現(xiàn)顯著減少的現(xiàn)象，植被生長(zhǎng)較好；當(dāng)潛水礦化度在1.55～2.07 g∕L之間時(shí)，散點(diǎn)較為稀疏，植被生長(zhǎng)受到些許限制，發(fā)育情況較差；當(dāng)潛水礦化度大于2.07 g∕L 時(shí)，散點(diǎn)幾乎沒(méi)有，F(xiàn)VC 均值在0.2 以下，植被生長(zhǎng)發(fā)育差。綜上所述，隨著潛水礦化度的增大，F(xiàn)VC 散點(diǎn)分布總體呈現(xiàn)密度減小、高值點(diǎn)減少的變化特征。根據(jù)以上可知，在本研究區(qū)潛水礦化度的高低影響著地表植被的覆蓋程度，低礦化度地區(qū)地表植被覆蓋程度較高，高礦化度地區(qū)地表植被覆蓋程度較低。

圖10 潛水礦化度與植被覆蓋率（FVC）的關(guān)系圖Fig.10 Relationship between phreatic salinity and vegetation coverage ratio（FVC）

4 結(jié) 論

（1）2013-2017年間，長(zhǎng)嶺縣地下水水位呈逐年下降趨勢(shì)，植被覆蓋率隨地下水水位的下降逐年降低，區(qū)內(nèi)西北部地區(qū)地下水埋深較淺，植被覆蓋程度較好，中東部地區(qū)地下水埋深較深，植被覆蓋程度較差，地下水埋深對(duì)植被發(fā)育的影響存在滯后效應(yīng)。

（2）該研究區(qū)潛水礦化度小于0.85 g∕L 時(shí)，植被生長(zhǎng)發(fā)育情況良好；當(dāng)潛水礦化度在0.85～1.55 g∕L 之間時(shí)，植被生長(zhǎng)較好；當(dāng)潛水礦化度在1.55～2.07 g∕L之間時(shí)，植被生長(zhǎng)受到限制，發(fā)育情況較差；當(dāng)潛水礦化度大于2.07 g∕L 時(shí)，F(xiàn)VC 均值在0.2 以下，植被生長(zhǎng)發(fā)育差。

（3）該研究區(qū)植被生長(zhǎng)的最適宜生態(tài)水位埋深為3.3～4.5 m；當(dāng)?shù)叵滤裆钚∮? m 時(shí)，在靠近湖沼洼地周圍的土壤表層會(huì)出現(xiàn)土壤鹽漬化現(xiàn)象；而地下水埋深大于8.4 m 時(shí)，中部部分地區(qū)則出現(xiàn)土壤沙化現(xiàn)象。保持地下水埋深在合理范圍內(nèi)，可以降低土壤鹽漬化和荒漠化的風(fēng)險(xiǎn)。 □