生态输水后塔里木河下游的植被恢复.docx
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生态输水后塔里木河下游的植被恢复
生态输水后塔里木河下游的植被恢复
孙洪波1,2王让会1张慧芝1
1中国科学院新疆生态与地理研究所，乌鲁木齐830011;
2中国科学院研究生院，北京100039
关键词：
塔里木河下游绿色走廊生态输水植被恢复水化学变化
1研究区基本概况
塔里木河流域是我国第一大内陆河流域，自西向东绕塔克拉玛干沙漠北缘贯穿塔里木盆地，历史上的塔里木河干流从肖夹克至台特玛湖全长1321km，阿拉尔视作干流的进站口，从阿拉尔至英巴扎作为上游段，英巴扎至卡拉为中游段，卡拉以下至台特玛湖为下游段。
塔里木河干流卡拉至台特玛湖下游河段主河道长为428km，原来河流的两侧有很好的植被覆盖，生长有大片的天然胡杨林和各种沙漠植被灌丛，因此被称为“绿色走廊”，走廊的面积为4240km2。
研究区塔里木河下游主要位于罗布泊微弱凹陷区,构造稳定,第四纪沉积物厚约350m。
沉积物以粘土质的河、湖相沉积为主，地形平坦，微向东倾斜，坡度3‰左右，河岸两侧主要由细沙和粉沙组成，抗冲级强度弱，造成河床极易改道〔1〕。
该区土壤主要为草甸土、吐加依土（胡杨林土）、风沙土等，一般透气、透水性好。
该区气候干旱，区内年平均降水量为17.4～42.0mm，年平均蒸发量（潜势）却达到2500～3000mm，属于大陆性暖温带、极端干旱沙漠性气候〔2〕。
在干旱荒漠气候的控制之下,塔里木河流域的地带性植被属温性灌木和半灌木荒漠.但是由于有河水和地下水补给,在河漫滩及两岸的低阶地发育着大面积非地带性的植被,形成由胡杨、灌丛和草本植被组成的宽广的乔灌草带〔3〕。
从20世纪30、40年代，特别是最近30年来，由于源流水量补给减少，以及干流上中游大规模的土地开发，长期大规模无序的引水灌溉，致使塔里木河干流面临严重的生态环境问题，塔里木河历史上的尾闾湖泊罗布泊和台特玛湖相继干涸，自1972年，英苏以下的塔里木河断流，塔里木河干流流程缩短了266km，下游的绿色走廊濒临毁灭。
为拯救具有战略意义的塔里木河下游“绿色走廊”，2000年5月14日开始实施塔里木河下游应急输水工程，从博斯腾湖调水入塔里木河下游大西海子水库，然后由大西海子向塔里木河下游集中输水。
目前从2000年5月开始到2003年5月，国家已经实施了对塔里木河下游的五次输水，向下游累计输送了10.15×108m3的水〔1〕（表1）。
因此研究生态输水后绿色走廊植被恢复的状况对于今后更加科学合理的进行塔河治理和大规模的生态恢复工程的实施均具有重要的意义。
表1塔里木河下游生态输水基本资料
输水次数
开始时间
（年-月-日）
持续时间
（d）
输水总量
（104m3）
水流到达位置
距大西海子水库
（km）
1
2000-05-14
64
9883
阿布达勒
约70
2
2000-11-03
104
22000
阿拉干
146
3
2000-04-01
97
18400
阿拉干
约170
4
2001-09-12
67
19700
台特玛湖
321
5
2002-07-20
118
31500
台特玛湖
321
据徐海量,宋郁东,陈亚宁.生态输水后塔里木河下游地下水的动态变化,中国环境科学.2003,23（3）:
327～331
2塔河下游生态输水后的地表植被恢复
塔河下游第5次生态输水后，我们对塔河下游沿河进行了植被生态恢复的调查，通过与生态输水前地表植被生长状况以及第一次生态输水后的植被生态恢复调查作对比，来检验一下生态输水的所带来的生态效益。
2.1第五次生态输水后塔河下游沿河植被调查情况
从卡拉开始，沿河在典型地点取断面，调查植被生长状况，卡拉断面植被盖度在80％左右，主要植被为芦苇（Phragmitescommunis）；大西海子断面植被盖度在50～60％，植被以柽柳、花花柴（Kareliniacaspica）、骆驼刺（Alhagisp.）为主，生长状况好；距英苏3～4km断面东侧为红色木本猪毛菜群落，盖度为80％左右，平均高度80cm，夹杂少量甘草（Glycyrrhizainflata）和花花柴，附近古河道内生长有胡杨；在英苏至卡尔塔依一段两侧的草本较少，主要为胡杨和柽柳，西侧胡杨枯死较多，仍然可见猪毛菜（Salsolacollina）群落，盖度达到80～90％；罗布庄断面218国道1073km+9处，公路东距路5m，北纬39°36′51″，东经88°25′43″，盐穗木盖度小于5%，盐穗木平均高0.25m，发黄，红柳平均高0.5m，有枯枝。
调查前日样地内降雨形成湿沙层8cm，公路两边主要为盐穗木，218国道东侧近塔河一侧植被盖度为40～50％，218国道西侧远离塔河一侧植被盖度明显降低，只有5～10％，由此可明显看到河水对沿河植被生长状况的重要性。
样地附近，靠路植被分布不平衡，远处基本裸露。
同一地点2001年夏季调查时218国道两侧全是枯枝和残茬，地表几乎没有植被覆盖。
相比较2000年第一次生态输水后植被恢复的状况而言，第五次生态输水后植被的恢复较好，第一次生态输水结束后的植被恢复调查发现生态输水后草本的恢复最好，灌木次之，乔木最差，乔木基本未恢复，而这次的生态调查则发现乔木的恢复状况也较好，这一点在上述的调查样方结果里可以明显看到，而草本的生态恢复幅度更是惊人，很多沿河地段的草本植被盖度从输水前的低于5％增加到了50～90％，灌木的恢复状况也很好，柽柳当年生枝生长状况良好。
2.2塔河下游干流生态输水后的水化学变化
塔河下游在生态输水前英苏以下河道1972年就已断流，表2是20世纪50年代～20世纪90年代的塔河下游主要区段的水量水情变化表（单位：
×108m3）
表2近50年来塔河下游主要区段水量水情变化表
年代
卡拉
铁干里克
阿拉干
罗布庄
20世纪50年代（1957-1960）
14.80
9～8
长期过水
5～4
20世纪60年代（1960-1970）
10.39
2.88
时断时续
0.23
20世纪70年代（1970-1980）
6.45
0.47
断流
枯竭
20世纪80年代（1980-1990）
3.77
0.36
枯竭
干涸
20世纪90年代（1990-1995）
2.38
0.06
干涸
干涸
平均（1957-1995）
7.11
1.83
断流27a
断流29a
从表2我们不难看出，从70年代以后阿拉干以下的河段就处在断流的状态，卡拉以下的河段即使还有水流，也是呈不断下降的趋势，而5次生态输水后向塔河下游输水后，大西海子以下的河段已经恢复过流，输水的终端—台特玛湖的水面积也已达280km2，5次向塔河输水，非常有效地缓解了塔河下游缺水的现象。
河水的水化学成分也发生了很大的变化，从表3里1985～1998年的数据我们可以看到由于英苏以下河道从72年断流，所以阿拉干和考干地下水的矿化度非常高，考干达到37.28g/L，而且呈现出这样的趋势:
离断流后尾闾大西海子水库的距离越远,矿化度越高,在2003年的调查过程中,沿各个断面取水样进行分析,结果发现河水的矿化度有了明显的降低，水质也发生了很大的变化，我们从表中可明显看出:
卡拉和大西海子断面的河水矿化度在生态输水后虽然也呈现出明显的降低,但是降低的幅度要比其以下断流的河道的河水矿化度小的多,其中英苏河道矿化度降低了6.17倍;阿拉干河道河水矿化度降低了10.69倍;考干河道的河水矿化度降低了22.84倍,随着离大西海子距离的增加河水矿化度改善幅度也呈增大趋势。
河水矿化度的降低和水质的变化都为绿色走廊的植被恢复提供了良好的条件。
河水矿化度降低了，必然使得地下水的矿化度降低，同时生态输水使的断流河道的地下水位上升，研究表明地下水位升高到-6m以上，胡杨和柽柳的生长得到恢复，水位超过－4m，一些根系较深的灌木就可以得到水分补给而复生；同时在蒸发和毛细作用下，潜水可以影响到表层土壤含水量，从而被地表的草本植物吸收和利用〔4〕。
表3塔河下游河水矿化度输水前后对比
位置
河水矿化度（g/L）
2003年调查水样pH值
1985-1998年月平均
2003年调查水样
卡拉水文断面
2.000
0.745
8.10
大西海子水库
2.300
1.148
8.34
英苏河道
5.900
0.957
8.08
阿拉干河道
11.110
1.039
7.96
考干河道
28.000
1.226
8.01
2.3天然植被对输水响应的理论分析
塔河下游绿色走廊作为一个大的景观系统，在其整个景观格局中，河流廊道起着至关重要的作用，整个塔河下游流域景观格局的稳定与演化完全取决于其中水的传输和能量的传送以及其中的信息的传递，各种景观其自身发展规律、稳定性以及其中生物产出的水平都完全取决于水资源的供给量，有水，就有好的生态系统，而无水则为荒漠〔5〕。
生态输水对下游系统输入的是水、泥沙、各种矿物质和无机盐类，这些物质可以影响水盐及营养物质对天然植被生长的胁迫作用〔6〕，当生长环境缺水时，植物受到水分胁迫，生态输水可以缓解植物生长的水危机，当生长环境盐分含量上升时，生态输水可以稀释生境内的盐分含量，缓解盐胁迫情况。
生态输水后河水所携带的矿物质又能为天然植被提供各种营养元素。
生态输水为天然植被输送的物质使得天然植被生态系统向良性发展。
生态输水后下游形成河流廊道后，还可以影响物种的迁移和移动，从而造成植被景观的不同和差异。
能量是生态系统赖以存在的基础，生态系统中能量衰减的热力学第二定律的解释已为生态学所接受〔7〕，它决定着能量的传递总是从高能位向低能位，由集中到分散、从有序到无序进行〔8〕。
生态输水后下游重新过水，河流本身作为廊道可以形成廊道周围的小气候，形成河流流域小生境，改善流域小生境系统，从而影响流域的能量输入和能量分布，进而影响系统的能量交换，改变系统的结构，影响系统的熵值。
3结论
塔里木河下游绿色走廊的存在对于塔河下游的生态环境和下游人工绿洲的存在都具有重要的意义，但是绿色走廊的形成有多方面的因素，在近30年来塔河下游英苏河道以下断流以后，下游地下水位不断下降，甚至下降到-10m，大大超过了胡杨和柽柳等耐旱植物的需水水位，加之常年缺少来水，随着地下水位的下降，土壤中的盐分保留在了土壤表层里，地下水矿化度持续增加，致使塔河下游绿色走廊大面积衰败，只是在少数低洼地区还零散生长着一些胡杨林。
在5次生态输水后虽然植被的生长恢复情况比较良好，但是建群种胡杨和柽柳的恢复仅仅限于原先存活下来的植株，大多数是中生林和成熟林，原有的幼林大多数死亡，新生的幼林几乎没有，考虑到新生胡杨幼林的发生主要是依靠洪水泛滥，而由于现在塔河下游河道下切严重，一般都在5m左右，加之中上游人工堤坝和水库的修建，下游人工绿洲的大量农业引水，人为调控的作用不断增强，洪水泛滥的发生概率很小，原有洪水发生机制的丧失，河流改道的可能性也比较小，导致新生林的产生困难，而原有的幼林大部分都死亡，导致塔河下游胡杨林的生存的可持续性降低，即使现有胡杨林恢复了生机，塔里木河下游胡杨林的衰败趋势却是不可避免的，因为胡杨林群落的自然更替将难以维系，原有的大片胡杨林林景观将很难见到，将来生存的胡杨林将仅仅限于河道两侧很窄的狭长区域内，当然人为因素在其中也起着重要的作用，但是人为因素是以自然条件为基础的，人类需水的不断增加和生态需水之间的矛盾需要解决，而矛盾的解决将要依靠人类更为科学合理的宏观调控和节水农业的发展，将来绿色走廊长期的生存需要人类不断的努力。
而生态输水则是对此的初步探索和努力。
参考资料
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327-331.
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〔5〕王让会，马映军，彭茹燕．西北干旱区山地－绿洲－荒漠系统信息传递耦合关系〔J〕，干旱区农业研究，2001，19
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〔8〕王让会，马映军,彭茹燕.西北干旱区山地—绿洲—荒漠系统信息传递耦合关系〔J〕，2001，19（5）:
100-105.
作者简介孙洪波，男，25岁，在读研究生，生态遥感，乌鲁木齐市北京南路40附3号，邮编830011，电话，E－mail:
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