摘要: 绿洲是干旱区人类安身立命的场所、生存繁衍的基地，绿洲的水土生态安全是干旱区可持续发展的关键。本论文针对绿洲生态系统的特点以及其发展过程中日益突出的生态与经济矛盾，以塔里木河下游铁干里克绿洲为例，结合野外调查和室内分析，利用多样性指... 展开 绿洲是干旱区人类安身立命的场所、生存繁衍的基地，绿洲的水土生态安全是干旱区可持续发展的关键。本论文针对绿洲生态系统的特点以及其发展过程中日益突出的生态与经济矛盾，以塔里木河下游铁干里克绿洲为例，结合野外调查和室内分析，利用多样性指数、格局分布指数、经典统计方法、聚类分析、地统计方法、Kriging和IDW插值法、土地潜力衰减法、多目标规划模型以及能值分析等数理方法分析了绿洲-荒漠过渡带水-土-植被的关系和绿洲地下水、土壤特性时空动态演变过程，解析了土地利用方式、灌溉方式和种植年限对土壤特性的影响，计算了土壤生产潜力、生态需水量，探讨了绿洲水盐运移规律，确定了维持绿洲-荒漠过渡带稳定和绿洲水土生态安全的合理地下水埋深，提出了保证绿洲外围稳定和绿洲水土生态安全的水资源优化配置方案及可持续发展对策。主要研究结论如下： (1)绿洲-荒漠过渡带植物群落结构简单，物种多样性低，优势种群均呈聚集分布。受地下水埋深的影响，群落结构和物种多样性随着地下水埋深变化呈梯度变化，<4m是维持绿洲-荒漠过渡带群落物种多样性、保护绿洲稳定的合理地下水埋深，9m是绿洲-荒漠带植被生存的极限埋深。 (2)利用地统计学和Kriging、IDW插值法等分析发现：绿洲土壤水分含量整体上较低，空间分布不均，土壤盐分含量普遍较高，空间分布格局明显，盐分由深层向表层积聚，具有极强的表聚性，表层土壤盐渍化程度较重。棉田、梨园和人工林地有利于提高土壤水分和养分，改善土壤质量，特别是对表层土壤影响最大；滴灌有助于改善土壤养分条件，有效减轻土壤盐碱化程度，但滴灌后水分携盐扩散将加剧灌溉地周围的非灌溉地表层积盐；种植年限的延长可显著提高10-80cm土壤含水量，减轻0-30cm土壤盐渍化程度，缓解30cm以下土层的碱化程度，增加表层土壤的粘粒含量，但延长种植年限会显著减少土壤碳氮比。 (3)研究区土地生产潜力处于较低水平，从空间分布来看，表层土壤水分含量低、盐分含量高的土地生产潜力低于土壤水分含量高和盐分含量少的土地生产潜力。因此，地表水资源缺乏，土壤盐渍化程度较高、土壤水肥较差是造成土壤生产潜力低下的主要原因。 (4)受地表水灌溉和地下水大量开采的影响，绿洲地下水埋深较深、矿化度较高的区域主要分布在建筑用地和靠近过渡带的绿洲边缘，地下水埋深较浅、矿化度较低的区域主要分布在灌溉干渠附近的农业耕地，其空间相关性随季节变化逐渐增加。绿洲平均地下水埋深未达到潜水蒸发极限埋深，地下水的强烈蒸发加剧了土壤盐渍化的程度；地下水为中咸水，部分为咸水，不宜饮用和灌溉。因此，铁干里克绿洲不论是潜水位还是水质都处于不安全状态。 (5))绿洲土壤水盐运动规律表现为：在水平运动上，土壤盐分向棉田周围扩散、积累，使得棉田周围的荒草地变成干排盐地；在垂直运动上，地下水埋深均在潜水蒸发极限埋深以上，地表蒸发强烈，土壤水分向表层的迁移过程始终存在，因此土壤盐份表聚性强，且花铃期和吐絮期的土壤积盐程度比苗期强烈。 水盐过程分析表明，当地下水埋深<6m时，0-50cm土壤盐分含量高，呈T型分布，由地下水通过毛细管作用携带的盐分解释了土壤盐分增加量的90%以上；地下水埋深>6m时，0-50cm土壤盐分急剧下降，呈菱形分布，地表灌溉水的矿化度大小对土壤盐分的积累效应起着决定作用。可见6m是绿洲土壤表层积盐过程停止的临界埋深。 (6)不考虑渠道渗漏和蒸发以及生态水文过程等条件下，维持铁干里克绿洲现状的最低生态用水量为129.11×106m3/a；若按目前人口和耕地的变化趋势，要维持绿洲外围稳定和绿洲内水土生态安全，保证绿洲可持续性发展，则在2009年、2015年及2016年恰拉水库必须为铁干里克绿洲下泄水量154.32×106m3、156.64×106m3和180.97×106m3。 (7)多目标优化模型和能值分析表明：铁干里克绿洲目前的发展主要依赖不可更新资源，处在以经济发展为主，环境效益次之的结构下，属于消费型经济系统。为实现经济、环境和社会效益的协调发展，必须大力降低社会经济投入，努力提高绿洲本身的自然资源投入，优先保障生态环境的建设，把天然植被的生态用水放在可持续发展的战略高度。其中天然植被的生态用水应占到总耗水量的64%以上，农业耕地灌溉耗水不能超过25%，果园灌溉用水量应保持在11.43%左右，在农业发展上需优先发展林果业等生态环境效益明显的产业。 收起