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文中利用2009年、1987年遙感解譯的植被分布狀況，分析額濟納綠洲不同區域的生態需水量，以期為目前實施的生態水量調度提供技術支撐和參考。是實現水資源短缺與生態環境惡化雙重脅迫條件下水資源優化配置的重要基礎。

材料與研究方法

1研究區概況

額濟納三角洲位于阿拉善以北，阿爾泰以南，巴丹吉林沙漠與走廊北山之間的區域，總面積3．2萬km2［9］。氣候極度干旱，多年平均降水量39．8mm，年最大為103mm，最小為7mm;多年平均蒸發量3537mm，最高達4035mm［10］，生態環境極其脆弱。黑河是額濟納綠洲唯一水源，發源于祁連山，流經河西走廊，經甘肅省鼎新進入內蒙古自治區，始稱額濟納河。在內蒙古自治區額濟納旗境內的狼心山西麓，分為東西兩河，東河向北注入東居延海;西河向北注入西居延海［11］。

2研究方法

植被生態需水的概念與界定。在進行植被生態需水估算前，應對相關的概念內涵進行辨析。生態用水是某種生態水平下和某種生態系統平衡條件下所使用的水量，未必是合理和可持續的水量，是被動接受的水量;生態耗水主要強調生態系統特別是生物生存消耗的水量，體現了周期性和重復補給的特點;環境需水則主要體現在用于改善環境的水量［12］。生態環境需水量指維持生態環境不再惡化并逐漸改善所需消耗的水資源總量［13］。關于生態需水，不少專家和學者都根據各自的理解和認識從不同角度對其概念進行了界定，并賦予其不同的涵義。一些專家提出生態需水是一個確定的生態系統為了維持其一定的動態平衡所需要的水量［14］。趙文智等認為生態需水是一個時空變量，具有一定的閥值范圍，可分為最小、適宜、最大三個等級［15］。關于植被生態需水，由于研究者的出發點和研究對象不同，提出的概念及其內涵也有所不同［16－17］。胡廣錄等認為植被生態需水指保證生態系統中的植被能夠正常生長、發育，維護生態環境不再進一步惡化并逐步改善、健康運行所需要的地表水和地下水資源總量［18］。王芳等根據我國西北地區的生態環境特點，將植被的生態需水定義為維護生態系統穩定，天然生態保護與人工生態建設所消耗的水量［19］。文中認為植被生態需水與植被生態系統結構有直接關系，不同的植被類型，同一類型的不同蓋度都會導致植被生態需水量的變化，植被生態需水量與既定的植被生態系統結構相對應，生態系統結構的變化將會導致需水量的變化，它是一個動態的變化過程?；诖?，認為植被生態需水指在一定的植被生態系統結構下，維持一定規模的植被生態系統，使其正常生存，至少不向壞的方向發展所需的最小水量。

估算方法。關于生態需水估算和評價，目前還沒有一套成熟的、行之有效的方法?；谥脖徽趄v與潛水位之間的關系，考慮到干旱區植被生存與繁衍主要依賴消耗地下水，選用具代表性的阿維里揚諾夫公式計算［20］:E=a(1－H/Hmax)bE0式中:a，b為與植物有關的待定系數。根據對玉門、張掖等地不同植物覆蓋潛水蒸發值的試驗和額濟納旗植物蒸騰與土壤水分關系的觀測，公式標定如下［5］:E=1．174(1－H/Hmax)3．63E0Hmax是停止蒸發時的地下水埋深，以5m為限，這是目前計算中普遍采用的值。H是地下水埋深，不同蓋度植被的地下水位埋深范圍取值參照"九五"國家科技攻關項目額濟納綠洲水分平衡及最佳生態地下水位和生態用水量研究成果。E0采用E601型蒸發器實測的額濟納地區蒸發量E0多年平均值。

結果與分析

1綠洲分區

黑河下游額濟納地區東、西河沿線及其下游河網(包括東、西居沿海)地區，綠洲面積大、集中連片、植被品種多樣，是額濟納地區綠洲的精華。由于不同區域水分、土壤、植被等條件的差異，形成了額濟納綠洲分布的區域特點，根據現有河道、水利工程的布局、各部分綠洲在整個地區中所起的環境保護作用等因素，將額濟納綠洲區劃分為東河、西河及東、西居延海兩湖區和中戈壁區，根據東西兩河沿河綠洲的分布，又將東河細分為上段、中段和下段三部分。根據2009年和1987年遙感解譯以及實際調查結果，植物群落分布情況(表1和表2)。可以看出，1987年的綠洲植被規模遠遠大于2009年，甚至達到2009年綠洲植被規模的1．5倍。從植被分布的空間區域看，西河和東河下游的植被面積遠遠大于其它區域的植被面積，分別是植被面積最小的中戈壁區面積的42倍和35倍。

2植被生態需水量構成及其變化

從額濟納綠洲植被生態需水類型構成看(表3－4)，不同時期(2009年、1987年)灌木的需水量在植被生態需水總量構成中占主導地位，分別為70．3%和65．9%;草本植物需水所占比例次之，在不同時期占植被生態需水總量的比例在16．9%－24．7%之間;胡楊需水所占比例最小，在不同時期占植被生態需水總量的比例僅在9．4%－12．8%之間。植被生態需水構成和不同植被面積分布相一致，不同時期灌木分布面積占綠洲植被面積的71．9%－73．6%，也占主導地位;草地面積次之，占綠洲植被總面積的比例在11．8%－17．2%之間;胡楊面積最小，占綠洲植被總面積的比例在10．9%－14．6%之間。從額濟納綠洲植被生態需水地區分布看(表3－4)，不同時期東河上段、東河中段、東河下段、西河、兩湖區和中戈壁的植被生態需水分別占綠洲植被總需水量的8．8%－12．7%、2．8%－4．5%、30．6%－34．3%、39．6%－46．3%、6．8%－10．6%、1．0%－2．0%。植被生態需水的空間分布仍和不同植被面積分布狀況相一致，不同時期東河上段、東河中段、東河下段、西河、兩湖區和中戈壁植被面積占綠洲植被總面積的比例分別在9．0%－10．3%、3．0%－4．5%、31．3%－34．8%、40．8%－46．9%、5．4%－9．6%、0．9%－3．5%之間。占綠洲植被總需水量比例最高的西河地區，其植被分布面積占綠洲植被總面積的比例也處在首位。占綠洲植被總需水量比例最小的中戈壁，其植被分布面積相應占綠洲植被總面積的比例也最小。對比2009年和1987年的綠洲植被需水，總體上，要將植被恢復到1987年的規模，需增加植被覆蓋面積95913hm2，相應的增加植被生態需水量2．40579×108m3。從地區分布看，東河上段、東河中段、東河下段、西河、兩湖區和中戈壁分別需增加水量0．49035×108m3、0．18579×108m3、0．56466×108m3、0．63735×108m3、0．43403×108m3、0．09361×108m3，需增加水量最大的是西河地區，最小的為中戈壁區。

3生態缺水狀況分析

根據黑河流域目前執行的"九七"分水方案，分析不同來水條件下進入額濟納綠洲的水量。建立正義峽和狼心山的徑流量相關圖(圖1)，可以看出兩站徑流量有良好的相關性(R2=0．9407)。通過分析，在10%、25%、75%、90%和多年平均來水情況下進入額濟納綠洲的水量分別是7．70×108m3、5．87×108m3、3．62×108m3、2．72×108m3和4．89×108m3。依據現狀流域水量分配方案，在豐水年，維持現狀2009年的綠洲規模，生態用水基本可以保證，在平水年和枯水年將出現1－3億的缺水量。若要實現綠洲恢復到20世紀80年代的水平，只有在10%保證率來水條件下，生態用水可以保證，其他來水條件都會出現不同程度的需水缺口，在枯水年其缺水量甚至達到4億，根本無法保證綠洲生態的逐步恢復。3討論(1)根據生態適宜性理論，植被生態需水量并不是一個恒定的值，而應該存在一個閥值區間。植被生態需水量是在特定時空條件下，在閥值區間的動態變化值，其中包括了植被最小生態需水量、最適生態需水量和最大生態需水量。文中分析結果為不同時期綠洲植被最小生態需水量，是維持綠洲植被系統不再惡化的最小水量。(2)干旱區天然植被實際蒸散量是由潛水向上輸送供給的，在地下水位相同的地方，可能同時生長喬木、灌木、草，其吸收利用地下水是一樣的。對較大的空間尺度而言，潛水蒸發強度、土壤水分通量和土壤蒸散強度三者相等，植被實際蒸散近似等于潛水蒸發量［21］，因此采用最具代表的潛水蒸發模型－阿維里揚諾夫計算植被生態需水比較符合實際。(3)植被生態需水量是流域生態需水量的重要組成部分，為確保流域其它生態系統的需水要求，還需進一步計算河流、湖泊生態需水量等，從而為整個流域的水資源管理與合理配置提供決策支持。(4)以往關于額濟納綠洲植被生態需水的研究，主要集中在不同時期綠洲植被總需水量，幾乎沒有分區計算的實例，難以指導黑河下游水量分配工作實踐。文中研究結果可為制定科學、合理的額濟納綠洲水量分配提供較好的參考和技術支撐。

結論

(1)1987年植被生態需水量是2009年的151%，要實現植被生態系統恢復到20世紀80年代水平的目標，還需增加水量2．40579×108m3。對比不同時期植被生態需水量的空間分布，東河下段和西河的植被生態需水量遠遠大于其它地區，兩者之和占到植被生態需水總量的80%左右，相應的植被覆蓋面積也較大，是額濟納綠洲植被保護的重點區域。

(2)2009年植被生態需水地區分布為現狀黑河下游水量分配方案下形成的植被生態需水空間格局，1987年植被生態需水地區分布為黑河治理目標所要達到的綠洲植被生態需水空間分布。由于現狀黑河下游水量分配方案主要將水配送到東河下游，其相應的植被恢復較快，所需生態需水量較大。因此，2009年東河下游植被生態需水所占比例明顯高于1987年所占比例。為了實現額濟納綠洲植被生態的協調恢復，在今后的水量分配中應適當減少東河下游的進水量，增加西河地區的過水量，以促進該地區植被的恢復。

(3)在現狀流域工程條件和現行水量分配方案下，除10%保證率來水條件外，其它來水年份都存在需水缺口，根本無法保證綠洲植被生態的逐步恢復。要實現綠洲生態恢復和重建的目標，應開展流域調蓄工程建設，以滿足額濟納綠洲植被生態需水的時空要求。（本文作者：郭巧玲、楊琳潔、李恩寬單位：河南理工大學資源與環境學院、黃河水利科學研究院、鄭州大學水利與環境學院）