郝 靜，張光輝，崔浩浩，董海彪

（1.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局自然資源綜合調(diào)查指揮中心, 北京 100055；2.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)研究所, 河北 石家莊 050061）

我國(guó)西北內(nèi)陸干旱/半干旱區(qū)，降水量少、蒸發(fā)強(qiáng)烈，生態(tài)環(huán)境脆弱[1]。內(nèi)陸河流發(fā)源于上游山區(qū)，流經(jīng)中下游盆地，最終在河流末端形成尾閭湖濕地生態(tài)系統(tǒng)。石羊河流域長(zhǎng)期以來(lái)由于過(guò)分強(qiáng)調(diào)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)模，中下游盆地水資源過(guò)度開(kāi)發(fā)利用，導(dǎo)致進(jìn)入尾閭湖的水量驟減甚至消亡，引起下游尾閭濕地地下水水位下降、植被枯萎、濕地沙漠化等嚴(yán)重的生態(tài)災(zāi)難[2]。人工輸水是解決下游生態(tài)問(wèn)題的重要舉措，并取得了良好效果，如塔里木河流域[3]、艾丁湖流域[4]、疏勒河流域[5]、黑河流域[6]、石羊河流域[7]等都通過(guò)人工輸水的方式引起生態(tài)過(guò)程積極響應(yīng)，地下水位迅速回升，土壤沙化程度逆轉(zhuǎn)，流域下游脆弱的植物群落結(jié)構(gòu)得以重建。人工輸水是以一種極端水干擾區(qū)域土壤水鹽短期內(nèi)再分配從而引起生態(tài)系統(tǒng)變化[8-9]，并引發(fā)植物群落組成結(jié)構(gòu)及空間結(jié)構(gòu)在短期內(nèi)的演變的過(guò)程。

青土湖濕地植被類型以荒漠植被為主，白刺(Nitraria tangutorum)是該地區(qū)廣泛分布的天然植被代表，然而季節(jié)性的人工河道輸水，使得距輸水渠道不同距離的樣地土壤含水率、樣地植被(白刺)的水分來(lái)源、樣地植被物種分布面積及頻度發(fā)生變化[10]。季節(jié)性人工河岸兩側(cè)作為河水、地下水作用最為強(qiáng)烈的區(qū)域，其植被水分來(lái)源是連接水文過(guò)程和生態(tài)過(guò)程的紐帶，定量研究植被吸用的水分來(lái)源及土壤、植被對(duì)人工輸水的響應(yīng)特征，可以預(yù)測(cè)在水源發(fā)生變化的情況下植被種群時(shí)空分布的更替規(guī)律[11-17]。已有研究成果表明在非輸水季及輸水季的非湖面覆蓋區(qū)域，植被生態(tài)因子所直接利用的是波動(dòng)式升降的地下水、部分包氣帶(土壤)水及少量的空氣凝結(jié)水[18]。為了揭示研究區(qū)大氣降水、土壤水或地下水等水源對(duì)旱區(qū)天然植被生存與生長(zhǎng)的貢獻(xiàn)程度，首先要了解被研究的植被莖稈水中氫氧穩(wěn)定同位素與大氣降水、土壤水和地下水等水源中氫氧同位素之間相關(guān)關(guān)系。劉淑娟等[8]研究顯示植被莖稈水同位素線性曲線與土壤水同位素線性曲線關(guān)系最為密切，但是其斜率及截距存在明顯差異，這是由于土壤水不是植被莖稈水的全部來(lái)源，降水、河道輸水及當(dāng)?shù)貜?qiáng)烈蒸發(fā)都會(huì)對(duì)地下水位產(chǎn)生綜合影響，只是降水、河道輸水及地下水可能都需要轉(zhuǎn)換為土壤水才能被白刺所吸收。姜生秀等[19]首先定性判定了植被潛在水源，認(rèn)為植被主要吸收的是不同深度的土壤水，然后定量分析了距水面不同距離的白刺樣地吸用不同深度土壤水的比例。本研究認(rèn)為，雖然土壤是其主要的潛在水源，但是降水、河水、地下水在降水前后也會(huì)被白刺所吸收且吸收比例不容忽視，為了驗(yàn)證這個(gè)問(wèn)題，本研究進(jìn)一步解析了降水前及降水后，與水面不同距離的白刺，其吸用不同深度土壤水、降水、河道輸水及地下水的比例。同時(shí)，探討了輸水前后季節(jié)性人工河道兩側(cè)白刺灌叢樣地的土壤水分與湖面距離的變化關(guān)系；分析了白刺灌叢種群分布對(duì)人工輸水的延時(shí)響應(yīng)特征。研究成果可為以濕地生態(tài)保護(hù)為目標(biāo)的最佳輸水模式的識(shí)別奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

石羊河流域下游尾閭湖泊青土湖自然濕地，位于39°07′07″ N，103°37′53″ E，被騰格里沙漠和巴丹吉林沙漠邊緣夾擊，它是阻擋沙漠南進(jìn)的生態(tài)屏障(圖1)。海拔高度為1 292～1 310 m，微地貌以流動(dòng)沙丘為主。該區(qū)年平均氣溫為7.8 ℃，年平均降水量為113 mm，降水主要集中于7 月-9 月，占全年降水總量的73%，蒸發(fā)量達(dá)2 600 mm 以上，蒸發(fā)量遠(yuǎn)大于降水量。該地區(qū)土壤主要為壤質(zhì)砂土及湖相沉積物為母質(zhì)的砂土，荒漠植被以白刺、檉柳(Tamarix chinensis)、駱駝蓬(Peganum harmala)等為主要植被類型。在青土湖地區(qū)，由于季節(jié)性人工輸水形成湖面和濕地還有廣泛的蘆葦(Phragmites communis)生長(zhǎng)[17]。青土湖自然濕地與天然植被生態(tài)對(duì)地下水埋藏狀況具有強(qiáng)烈依賴性，地下水的地表生態(tài)功能受損，導(dǎo)致該地區(qū)植被退化和濕地的荒漠化。直到2010 年紅崖山水庫(kù)向下游生態(tài)輸水，在經(jīng)過(guò)連續(xù)10 年的生態(tài)補(bǔ)水后，形成季節(jié)性水面[20]。

圖1 研究區(qū)及樣地圖Figure 1 Location of the study area and plots

1.2 樣地設(shè)置方法

本研究于2019 年7 月-9 月開(kāi)展野外調(diào)查，在研究區(qū)選擇季節(jié)性人工河岸帶天然植被群落白刺灌叢為研究對(duì)象，并設(shè)立監(jiān)測(cè)樣地。樣地布設(shè)以水面為中心向外圍延伸，在每個(gè)樣帶上以河道水面邊緣為起始點(diǎn)，沿地下水流向調(diào)查至沙地邊緣(圖1)，目的是揭示樣地與河道水面不同距離的白刺灌叢生態(tài)差異特征和供水充分程度相關(guān)性，探究植被群落生態(tài)變化對(duì)生態(tài)輸水的響應(yīng)特征，具體方法如下：

1)在距水面0、50、100、150、200、250、300 m等距離設(shè)置觀測(cè)樣地，共設(shè)置大樣方51 個(gè)(表1、圖1)，對(duì)植被群落進(jìn)行觀測(cè)，挖掘植物群落變化對(duì)生態(tài)輸水的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。

表1 樣地調(diào)查點(diǎn)及野外試驗(yàn)內(nèi)容Table 1 Sample site survey and soil parameters

2)從群落所在空間中，根據(jù)樣地地形地貌、土壤類型、地下水位埋深及地表植被類型(草本、灌木和喬木)等基本信息。劃分不同的組合確定調(diào)查樣方。

3)對(duì)樣地內(nèi)不同小樣方(對(duì)應(yīng)著不同水位埋深、土壤含水量和含鹽量)白刺的生態(tài)學(xué)特征(蓋度、高度、生長(zhǎng)狀況等)及生物多樣性(頻度)等進(jìn)行調(diào)查測(cè)定。樣方面積為10 m × 10 m = 100 m2，周圍留有10 m 的緩沖區(qū)，按照五點(diǎn)法在樣方四角和中心各 設(shè) 置1 m × 1 m 的 小 樣 方1 個(gè)，共 設(shè) 置 小 樣 方255 個(gè)。在每個(gè)樣方內(nèi)采集不同深度土壤樣品2～6 個(gè)，用于分析測(cè)試。

1.3 樣品采集方法

研究區(qū)輸水河岸帶樣地內(nèi)優(yōu)勢(shì)植被白刺的開(kāi)花季節(jié)為每年5 月-6 月和落葉季節(jié)為9 月-10 月，因此選定樣品采集時(shí)間為2019 年7 月降水前后和2019 年8 月河道輸水前后。主要檢測(cè)指標(biāo)有：次降水量、植被莖稈、分層土壤、地下水及輸水河道中水的δD、δ18O 值。

1)植被莖稈樣品采集：選擇具有代表性的白刺灌叢，采集長(zhǎng)勢(shì)和形態(tài)大小均勻的4～5 根、每根5 cm 長(zhǎng)的木栓化莖稈；將枝條段的外皮和韌皮部去掉分為3 組，作為平行樣，將采集的莖稈樣放入8 mL 的用帕拉膠膜密封的硼硅酸鹽玻璃瓶中，將玻璃瓶在-10 ℃下冷凍，然后進(jìn)行植被水分的提取和δD、δ18O 的測(cè)定[21-23]。

2)降水樣品采集：利用自制的雨水采集器，對(duì)植被取樣點(diǎn)觀測(cè)期內(nèi)發(fā)生的所有降水事件進(jìn)行收集，放入8 mL 的硼硅酸鹽玻璃瓶中，用帕拉膠膜(parafilm)密封，并在2 ℃下冷藏。用于δD、δ18O 值的測(cè)定。

3)土壤水及地下水樣品采集：在采集植被樣品同時(shí)，同步開(kāi)展4 個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的土壤樣品采集，采用沃特蘭德鉆在莖稈采樣的植被周圍鉆取土壤，在地表0-10 cm、10 cm 以下每20 cm 間隔分層取土樣，深度視灌叢下地下水埋深情況而定；采集樣品后立刻放入硼硅酸鹽玻璃瓶中，并用帕拉膠膜密封；土壤樣品的水分在提取前應(yīng)放在-10 ℃下冷凍。在觀測(cè)孔內(nèi)，采集地下水樣品，取原水樣50～100 mL，用帕拉膠膜(parafilm)密封，并在2 ℃下冷藏，所有樣品樣點(diǎn)采集3 組重復(fù)樣。

1.4 同位素測(cè)試方法

1)選取δD、δ18O 作為示蹤同位素，以植被莖稈水為標(biāo)準(zhǔn)，查找不同深度的土壤水同位素組成，若兩者相同，則可以確定植被吸用土壤水的主要層位；通過(guò)不同深度土壤含水量的變化規(guī)律，以及地下水、河水與降水的同位素特征，分析各潛在來(lái)源水的補(bǔ)排關(guān)系，從而確定植被水分的初始來(lái)源。

2)利用低溫真空蒸餾技術(shù)對(duì)土壤和植被樣品進(jìn)行水分提取，然后基于MAT253 同位素質(zhì)譜儀進(jìn)行氘氧穩(wěn)定同位素測(cè)定。同位素D 和18O 含量分別用δD 和δ18O 表示，將測(cè)試結(jié)果以相對(duì)于維也納標(biāo)準(zhǔn)平均 海 水(vienna standard mean ocean water, VSMOW)的千分值偏差表示[2,23-24]，測(cè)試精度為0.5‰ (δD)和0.1‰(δ18O)。

降水同位素的月平均值為降水量的加權(quán)平均值(δw)，其計(jì)算方法如下：

式中：Pi和δi分別為每次降水事件的降水量和同位素值。

采用烘干稱重法測(cè)定土壤含水量，公式如下：

土壤水和植被水的氫氧同位素，采用相對(duì)于維也納標(biāo)準(zhǔn)平均海水(VSMOW) 的千分值偏差表示：

式中：Rsamp和Rstan分別為樣品和國(guó)際通用標(biāo)準(zhǔn)物中元素的輕重同位素之比(18O/16O)，測(cè)試精度分別為0.5‰ (δD) 和0.1‰(δ18O)。

1.5 基于多元線性混合模型的水分來(lái)源分析

分析植被水分來(lái)源主要是基于多元線性混合(IsoSource)模型。該模型可以不受水源個(gè)數(shù)和測(cè)定同位素種類的限制，當(dāng)植被水源較多時(shí)，能夠準(zhǔn)確求解各自的貢獻(xiàn)率。計(jì)算時(shí)根據(jù)土壤水分的同位素分布特征，將相鄰?fù)寥缹油凰靥卣飨嘟耐寥缹舆M(jìn)行合并，并利用模型來(lái)計(jì)算各深度土壤水對(duì)白刺水分利用的貢獻(xiàn)率，在計(jì)算中，部分增量一般設(shè)置為0.1，而質(zhì)量平衡公差不能小于0.3 × 增量 × 水源間差異最大同位素組成的差值。最終，計(jì)算可得各水源對(duì)白刺水分利用的貢獻(xiàn)范圍。

1.6 數(shù)據(jù)處理方法

本研究采用SPSS 19.0 對(duì)監(jiān)測(cè)和測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，采用最小顯著差數(shù)(LSD)法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行多重比較，在0.05 水平上檢驗(yàn)其顯著性；采用Origin 2016 繪制文中圖表。

2 結(jié)果與分析

2.1 各水源同位素關(guān)系擬合特征

基于研究區(qū)多年測(cè)試的降水?dāng)?shù)據(jù)，擬合該地區(qū)的大氣降水線性曲線為：yδD= 7.045 8xδ18O+ 2.168 7(R2= 0.947)，相對(duì)于全國(guó)大氣降水線斜率、截距都偏小(中國(guó)大氣降水線：yδD= 7.9xδ18O+ 8.2)，由于旱區(qū)蒸發(fā)強(qiáng)烈、氣候干燥、雨滴在云底干燥的大氣中發(fā)生部分分餾，同位素的貧化嚴(yán)重，形成旱區(qū)普遍存在的低斜率現(xiàn)象，這也反映了該地區(qū)自然地理和氣候條件[25]。上述降水特征對(duì)河水和不同深度土壤水中的δD 和δ18O 同位素特征將產(chǎn)生重要影響。研究區(qū) 的 地 下 水 同 位 素 線 性 擬 合 曲 線 為yδD= 11.328 1xδ18O+ 5.148 1 (R2= 0.981)；土壤水同位素線性曲線為yδD=2.328 2xδ18O-33.689 8 (R2= 0.964)；植被莖稈水同 位 素 線性曲線為yδD= 3.240 1xδ18O-32.766 8 (R2=0.938)，以各水源同位素線性曲線的交織關(guān)系來(lái)看(圖2)，植被莖稈水與土壤水之間關(guān)系最為密切，與地下水之間關(guān)系最弱，與降水之間存在一定關(guān)系。

圖2 各水源δD 和δ18O 的線性關(guān)系擬合曲線Figure 2 Linear correlation between delta δD and delta δ18O of the water sources

2.2 輸水對(duì)不同距離樣地土壤水分的影響特征

為驗(yàn)證輸水湖面對(duì)其周邊200 m 范圍內(nèi)土壤特性是否有顯著影響，研究中樣帶為0～1 000 m，分析輸水前(2019 年4 月)和輸水后(2019 年8 月)與輸水渠道不同距離土壤水分的垂直分布特征。通過(guò)對(duì)比可知(圖3)，各樣帶灌叢總體上土壤水分較輸水前有明顯提升，且隨著土層深度的增加而逐漸增加，在70-140 cm 間存在一個(gè)峰值，然后又逐漸減小。距水面0～200 m水平范圍的白刺灌叢土壤水分隨樣地與水面距離的增加而逐漸減小，0 m 樣地的灌叢不同土層土壤平均水分最高(34.01%) (圖3c)，200 m 樣地灌叢土壤平均水分最低(16.97%) (圖3c)。250～1000 m 灌叢樣地不同土層土壤平均水分大小在250、300 和500 m之間沒(méi)有明顯的變化規(guī)律(圖3d)，可見(jiàn)該區(qū)段白刺灌叢樣地土壤水分分布與其距輸水河道的距離關(guān)系不密切。

圖3 距河岸不同距離的白刺灌叢土壤含水率垂向變化Figure 3 Vertical variation of soil moisture in the Nitraria tangutorumnebkhas at different distances from riverbanks

2.3 水分來(lái)源貢獻(xiàn)率定量解析

本研究結(jié)合實(shí)測(cè)土層含水率和δD (δ18O)變化情況，將土層劃分為淺層(0-100 cm)，中層(100-200 cm)和深層(200-350 cm)，基于多元線性模型示蹤，分別解析了各水源在同一時(shí)段對(duì)距河道不同距離的植被群落的植被生長(zhǎng)貢獻(xiàn)率，在不同時(shí)段距河道同一距離的植被生長(zhǎng)的貢獻(xiàn)率(表2、表3)。

2.3.1 與輸水渠道不同距離的樣地植被水分來(lái)源貢獻(xiàn)率變化特征

在同一時(shí)段(2019 年8 月29 日-8 月31 日)，距輸水河道300 m 以內(nèi)的白刺樣地，其莖稈水中河水的平均貢獻(xiàn)率18.13%，淺、中層土壤水的平均貢獻(xiàn)率分別為36.96%和21.94%，深層土壤水平均貢獻(xiàn)率為16.25%；在距河道水體300～1 000 m 范圍的白刺灌叢，其莖稈水中河水的平均貢獻(xiàn)率為13.31%，中、深層土壤水的平均貢獻(xiàn)率分別為17.65%和36.73% (表2)，地下水的平均貢獻(xiàn)率(11.56%)相對(duì)距河道水體300 m 以內(nèi)的地下水平均貢獻(xiàn)率(6.42%)增大近一倍。

研究表明，同一時(shí)間段，距離河道較近(距河道水體300 m 內(nèi))的監(jiān)測(cè)樣地植被灌叢主要吸用淺中層土壤水和河水，淺層土壤水同位素特征更趨近于河水同位素特征，由于該地段易接受河水滲漏補(bǔ)給，淺部土壤水分含量較大；距離河道較遠(yuǎn)(距河道水體300～1 000 m 范圍)的監(jiān)測(cè)樣地植被吸用各層土壤水，植被莖稈水同位素特征更趨近于地下水同位素特征，由于遠(yuǎn)離河道，淺層土壤水分接受河道補(bǔ)給量較小，而中深層土壤水主要來(lái)源于地下水的毛細(xì)上升補(bǔ)給。

2.3.2 降水對(duì)同一監(jiān)測(cè)樣地植被水分來(lái)源貢獻(xiàn)率的影響

同一監(jiān)測(cè)樣地，降水日(2019 年7 月7 日)前后的白刺根系主要吸水層位不同。在降水前，白刺主要利100-350 cm 深度的中、深層土壤水分。在降水后，白刺主要利用100 cm 深度以淺的土層水分，淺、中層土壤水平均貢獻(xiàn)率分別為39.15%和28.09%，深層土壤水平均貢獻(xiàn)率下降到14.75%，地下水的平均貢獻(xiàn)率下降到1.86%，降水的平均貢獻(xiàn)率為4.26%(表3)，距離輸水河道300～1 000 m 的監(jiān)測(cè)樣地同樣是淺層土壤水貢獻(xiàn)率明顯增大(表2、表3)。

表2 基于IsoSource 模型與河岸不同距離的白刺灌叢降水前水分利用比例Table 2 Ratio of water use before rainfall for the Nitraria tangutorumnebkhas with different distances to the riverbank based on the IsoSource model

表3 基于IsoSource 模型與河岸不同距離的白刺灌叢降水后水分利用比例Table 3 Ratio of water use after rainfall for the Nitraria tangutorumnebkhas with different distances to the riverbank based on the IsoSource model

研究表明，同一監(jiān)測(cè)樣地，在降水前中、深層(100-350 cm)土壤水分對(duì)荒漠植被的貢獻(xiàn)率較大，因?yàn)橄募镜慕邓暗臏囟容^高，根系活性較大和土壤水分虧缺比較嚴(yán)重，所以植被以吸用較多的深層土壤水，植被莖稈水同位素特征趨近于地下水同位素特征；在降水后淺部(0-100 cm)土壤水分含量較高，易于植被吸用，植被同位素特征趨近于降水或河水同位素特征。這是因?yàn)榻邓a(bǔ)給地下水位，當(dāng)?shù)叵滤粶\埋時(shí)通過(guò)支持毛細(xì)作用大幅上升，向植被根系土層輸運(yùn)水分，從而影響了天然植被根系土層水分缺虧狀況，這些特征表明無(wú)論降水、地下水、土壤水如何轉(zhuǎn)化，天然植被根系土層直接吸收的還是以土壤水為主。

2.4 生態(tài)輸水前后植被種群頻度的響應(yīng)特征

通過(guò)研究區(qū)2010-2019 年樣方調(diào)查數(shù)據(jù)和遙感解譯數(shù)據(jù)，樣地內(nèi)的植被物種樣方調(diào)查，在多年生態(tài)輸水累積影響下，白刺物種頻度年際變化特征如圖4 所示。其中2011 年為輸水第2 年，白刺頻度最高；2019 年白刺頻度最低。對(duì)比同一輸水年份、距河道水體不同距離處白刺的頻度呈現(xiàn)遠(yuǎn)離輸水渠道的(距河道水體400～500 m)樣地白刺種群頻度大，瀕臨河道水體樣地的的白刺種群頻度較小，突顯生態(tài)輸水對(duì)旱生植被物種頻度的影響。

調(diào)查結(jié)果分析表明(圖4)，在距離水面100 m 范圍以內(nèi)的樣方白刺出現(xiàn)的頻度相對(duì)較低，都在15%以下，最低是8.34%，且呈逐年減小的趨勢(shì)；在距離水面100 m 范圍以外的所有樣方白刺出現(xiàn)的頻度都在15%以上，在距離水面200～300 m 的范圍內(nèi)白刺出現(xiàn)的頻率均在18.22%以上，連續(xù)輸水使得白刺的相對(duì)頻率逐年降低。蘆葦出現(xiàn)的頻度恰恰與白刺相反，在距離水面0 m 的范圍內(nèi)蘆葦出現(xiàn)的頻率較多，但在距水面300～500 m 的范圍內(nèi)蘆葦出現(xiàn)的頻度相對(duì)較少(5.54%)，但呈逐年增加趨勢(shì)。連續(xù)輸水使得白刺出現(xiàn)的相對(duì)頻率逐年減少，截止到2019 年調(diào)查時(shí)，白刺頻度共減少了7.65%。

圖4 不同輸水年份植被的種群頻度隨樣地距水面邊緣距離的變化Figure 4 Change of population frequency of the population of vegetation with the distance to water margin in different years of water delivery

3 討論

研究區(qū)位于我國(guó)西北內(nèi)陸干旱區(qū)，荒漠植被在長(zhǎng)期演化過(guò)程中形成了特有的水分利用機(jī)制。從2010 年，在經(jīng)過(guò)連續(xù)11 年的生態(tài)補(bǔ)水后形成季節(jié)性水面, 湖泊面積波動(dòng)會(huì)產(chǎn)生明顯的環(huán)境效應(yīng)。青土湖水面形成加劇了距水面邊緣0～200 m 處的土壤理化性質(zhì)變化，土壤細(xì)粒及養(yǎng)分出現(xiàn)富集[14,25-26]。姜生秀等[19]研究認(rèn)為隨樣地與人工湖面距離的增加，0～200 m 范圍白刺灌叢土壤水分逐漸減小，250～600 m 樣地土壤水分的影響不明顯。本研究顯示距水面0～200 m 水平范圍的白刺灌叢，受河道水補(bǔ)給能力不斷減弱的影響，土壤水分隨樣地與水面距離的增加而逐漸減?。?50～1 000 m 水平范圍白刺灌叢樣地土壤水分分布與其距輸水河道的距離關(guān)系不密切。與上述結(jié)論總體相一致。但是，本研究對(duì)比了輸水前各樣帶白刺灌叢不同深度的土壤水分，對(duì)比后發(fā)現(xiàn)0～300 m 水平范圍樣地，土壤水分有明顯增加，300～1 000 m 土壤水分增加并不明顯。在兩個(gè)維度的對(duì)比研究中，200 m 樣地與300 m樣地哪個(gè)才是輸水的最遠(yuǎn)影響距離？本研究認(rèn)為，盡管200 m 以后白刺灌叢土壤水分與其距河道距離沒(méi)有明顯的相關(guān)性，但是其樣帶不同深度土壤水分都有一定的提升，可以判定人工輸水對(duì)該區(qū)段土壤含水量是有一定影響的，只是可能距離渠道越遠(yuǎn)響應(yīng)的時(shí)間越延時(shí)，其響應(yīng)的程度也越弱。如果對(duì)延時(shí)響應(yīng)的規(guī)律做定量的研究，則需要從輸水第1 天開(kāi)始連續(xù)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)不同樣帶土壤含水率并建立的相應(yīng)數(shù)學(xué)模型，目前該青土湖地區(qū)尚未有該方面的研究，也是本研究在下步研究中需要關(guān)注的一個(gè)方向。

青土湖多年連續(xù)輸水后形成水面，且面積逐年成倍增加。這不僅決定于歷年注入湖水量，也與區(qū)域土壤以沙土為主相關(guān)，也受水體積留的時(shí)間影響。隨著注水時(shí)間的延長(zhǎng)，水體向周圍側(cè)滲，增加了后期注水面積，使水域中心、邊緣、過(guò)水區(qū)域、輸水廊道出水口及其渠道周圍地區(qū)的土壤含水量顯著增加，使得該區(qū)域的地下水得到持續(xù)補(bǔ)充，這種積累疊加效應(yīng)，在地下水位變化中表現(xiàn)的更為突出，但地下水位變化表現(xiàn)為延時(shí)性。這種變化與塔里木河輸水過(guò)程的河岸地下水位變化相類似[27-28]。

研究區(qū)植被灌叢在非輸水季(2019 年4 月)，通過(guò)轉(zhuǎn)換吸用不同水源的利用比例，適應(yīng)干旱驅(qū)動(dòng)協(xié)迫向較深土層吸用水分而維持生存和生長(zhǎng)，包括地下水通過(guò)支持毛細(xì)水輸運(yùn)給土壤水分，植被通過(guò)增強(qiáng)根冠比等生理生態(tài)特征的調(diào)控來(lái)適應(yīng)干旱脅迫等惡劣生境。在生態(tài)輸水之后，累積輸水使得水面面積不斷擴(kuò)大，流沙不斷推移，致使白刺等旱生植被水淹的頻次越來(lái)越多；同時(shí)，渠道輸水滲漏使得河岸帶兩側(cè)地下水獲取較多的河水補(bǔ)給，土壤含水率也隨之大幅增加，土壤理化性質(zhì)也隨之改變，植被群落抵御鹽分脅迫等惡劣生境能力增強(qiáng)。累積生態(tài)輸水促進(jìn)了喜水植被蘆葦?shù)戎参锏纳L(zhǎng)和旱生植被的衰退。由于與輸水渠道不同距離處的白刺灌叢其土壤水分受到不同程度的干擾，總體趨勢(shì)為距離河道越近(0～200 m)，峰值土壤水分(70-140 cm)增加越多，白刺灌叢群落衰退面積越大；隨著樣地與輸水渠道距離的增加，峰值土壤水分改變?cè)叫?，植被群落越保持穩(wěn)定。且隨著輸水累積年份的增加，研究區(qū)地下水位提升的越多(輸水季平均地下水位為3～5 m)，輸水河岸帶兩側(cè)白刺灌叢分布頻度隨之減少。濕地季節(jié)性輸水造成干旱區(qū)生境的改變是引起白刺種群的衰減主要原因。

4 結(jié)論

1)植被監(jiān)測(cè)樣地與距離河道水體距離越近，其相應(yīng)的土壤含水率越高，白刺灌叢樣地土壤水分先是隨之土層深度的增加而逐漸增加，在70-140 cm間存在一個(gè)峰值，然后又逐漸減小；距水面200～1 000 m 水平范圍(同一土層深度)灌叢樣地土壤水分分布與其距輸水河道的距離關(guān)系不密切；距水面0～200 m 水平范圍(同一土層深度)的白刺灌叢受河道水補(bǔ)給能力不斷減弱的影響，土壤水分隨樣地與水面距離的增加而逐漸減小，呈現(xiàn)出近河道土壤水分對(duì)人工輸水的空間響應(yīng)特征。

2)不同水源對(duì)白刺生長(zhǎng)用水的貢獻(xiàn)程度及貢獻(xiàn)范圍也不同：土壤水對(duì)白刺生長(zhǎng)的平均貢獻(xiàn)率在降水前后均為最大；同一時(shí)段與河岸不同距離的觀測(cè)樣地，白刺根系主要吸水層位不同，距離河岸越近土壤含水率越高，植被吸用淺層土壤水和河水的比例越大。同一觀測(cè)樣地降水前與降水后白刺根系主要吸水層位不同，降水后深層土壤水吸用比例降低，呈現(xiàn)出旱區(qū)荒漠封閉濕地白刺種群的吸用水層位對(duì)與人工輸水面的距離呈現(xiàn)出空間響應(yīng)特征。

3)在多年生態(tài)輸水累積影響下，河岸帶植被(白刺)物種頻度逐漸降低；同一輸水年份，隨著樣地與河道水體距離的增近，白刺種群頻度降低，物種也必將衰減，發(fā)生旱生植被群落向喜水植被群落的轉(zhuǎn)變，突顯旱生植被物種頻度對(duì)生態(tài)輸水的延時(shí)響應(yīng)特征，反映了荒漠植被對(duì)引起其生態(tài)系統(tǒng)變化的極端水干擾的短期內(nèi)水分利用策略再分配的過(guò)程。