基于植被生态效应的荒漠化草原地下水资源承载力阈值研究—以西辽河平原为例

Groundwater resource is the main water supply in arid and semi-arid regions of north part of China. Evaluation on the carrying capacity of groundwater resources is a fundament for the ecological civilization construction and sustainable development in these regions. In desert steppe, groundwater is the most important water resource for vegetation ecosystems. The evolution of natural vegetation ecosystem is closely related to the dynamic change of groundwater level. In this study, the water level is taken as the key index to evaluate the carrying capacity of groundwater resources of a typical desert steppe in the West Liaohe Plain. By the means of quantitative remote sensing, GIS spatial analysis and field measurement, the relationship between the groundwater level and its effect on vegetation will be quantitatively analyzed. This study will provide the theoretical basis for evaluating the groundwater resources carrying capacity, the protection and sustainable utilization of water resources of the studied area. Furthermore, this study has important implications for establishing a scientific and practical method for evaluating the groundwater resources carrying capacity in arid and semi-arid areas of north part of China.

地下水资源是我国北方干旱—半干旱地区的主要供水水源。科学认知地下水资源承载力是我国北方干旱—半干旱地区推进生态文明建设、实现可持续发展的基础性工作。在荒漠化草原区，地下水作为维系植被生态系统的重要水源，其水位动态变化与天然植被生态系统演化之间存在密切联系。基于此，本项目通过对西辽河平原荒漠化草原区进行立典研究，将地下水水位作为考量地下水资源承载力的关键指标，以天然植被生态效应为评判依据，运用定量遥感、GIS空间分析技术及野外试验，定量分析地下水水位与植被生态效应之间的相互关系，研究划分不同等级的地下水资源承载力阈值空间。该研究可为评判研究区地下水资源承载力状况、实施水资源的保护和可持续利用提供必要的理论依据，同时，也为建立科学、实用的北方干旱—半干旱区地下水资源承载力评价方法提供示例。

地下水资源是我国北方干旱-干干旱地区的主要供水水源。科学认知地下水资源承载力是上述地区推进生态文明建设、实现可持续发展的基础性工作。西辽河平原位处我国中温带半干旱区的农牧交错带，是典型的由沙漠向草原过渡的荒漠化草原区。在研究区域地下水资源承载力时发现，地下水位及其动态变化是表征地下水数量多寡、地下水生态环境优劣的关键指标之一。尤其是在天然植被区，地下水水位动态变化与天然植被生态系统演化之间存在密切联系。因此，开展地下水水位与天然植被生态系统之间的定量关系研究，并划分以地下水水位为关键指标的不同等级地下水资源承载力阈值空间，对于探索建立北方干旱-半干旱地区地下水资源承载力评价方法具有示范意义。本项目采用野外监测、定量遥感、GIS分析等手段，分析了西辽河平原植被覆盖、地下水埋深的时空差异性，研究了西辽河平原植被生态系统与降水量、土壤湿度、潜水埋深的关系。结果表明，西辽河平原中部西辽河和新开河两侧的耕地NDVI均值高于天然沼泽地、草地、灌木林地，沼泽、草地植被退化明显。植被生长与降水、土壤湿度关系密切，相关性分别达到0.86、0.81。天然植被覆盖率随潜水水位埋深的变化呈现出不同的规律，当潜水埋深小于4米时，NDVI随埋深的增加而增大，3米左右时NDVI值达到当期最大值0.43；介于4-10米时，NDVI值趋于稳定，在0.40左右浮动；而当埋深大于10米时，NDVI随潜水埋深的增加而急剧减少。