中国西部干旱区地下水位对植被的影响

文章概要

现阶段针对地下水位变化与地表植被变化研究大多针对特定流域植被变化开展定性分析或动态研究，关于干旱区植被与地下水依存关系定量研究内容较少。本文以塔里木盆地、柴达木盆地两处西部典型干旱区为例，选用2000‒2016年MODND1F数据集NDVI数据与区域气温、降水和地下水水位埋深数据进行一元线性回归、相关分析。研究结果表明：（1）塔里木盆地2000‒2014年间植被覆盖程度整体呈现先增后减趋势，其中 2000‒2004年间盆地出现明显植被退化现象，NDVI指数＞0.5的区域面积占比由2000年的12%缩小为6%，后于2008年左右恢复至与2000年相当水平。柴达木盆地整体植被覆盖程度较低，东台吉乃尔湖周边植被出现明显退化，区域平均NDVI值由0.596（2014年）下降为0.005（2016年）。（2）盆地发生植被退化期间，地下水水位波动是造成地表植被覆盖程度变化的主要原因。研究区内年均降水量较少，不足以对植被生长状况产生显著影响。（3）盆地植被恢复期间，年均降水量呈逐年上升趋势。在此条件下，地表植被对地下水依赖性明显减弱，其相关系数减至−0.248。大气降水与区域NDVI相关性增强，其相关系数为0.328。大气降水的增加一定程度上缓解了区域内植被生长缺水状况。上述研究成果对开展西部干旱区生态环境建设具有重要意义。

亮点图件

NDVI distribution in Tarim Basin from 2000 to 2014. a‒2000; b‒2004; c‒2008; d‒2014.

塔里木盆地2000‒2014年NDVI分布图

Spase correlation analysis of annual precipitation, groundwater and NDVI in Kongque River catchment. a‒The realationship of precipitation and NDVI; b‒The realationship of goundwater depth and NDVI.

孔雀河流域年降水量、地下水水位与NDVI相关性分析图

Correlation analysis of NDVI with depth to groundwater table and precipitation in Tarim Basin from 2005 to 2014. a‒The relationship of Precipitation and NDVI; b‒The relationship of depth to groundwater table and NDVI.

2005‒2014年塔里木盆地NDVI与地下水位埋深、降水量相关分析图

主要结论

（1）2000‒2014年间研究区整体植被呈现先减少后增加趋势，部分地区出现明显植被退化。塔里木盆地2000‒2004年间存在明显植被退化现象，NDVI指数＞0.5的区域面积占比由2000年的12%缩小为6%。发生植被退化最为严重的区域为盆地内部荒漠地区，NDVI指数由0.202下降至0.003。盆地四周山区、山前冲洪积平原以及河流沿岸植被受影响程度较小，区域平均NDVI指数由0.450上升至0.57。2004‒2014年间植被逐渐恢复，区域平均NDVI指数于2008年恢复至与2000年相当水平，但盆地西部与南部山区植被出现退化。

（2）盆地发生植被退化期间，地下水水位波动是造成地表植被覆盖程度变化的主要原因。研究区内年均降水量较少，不足以对植被生长状况产生显著影响。研究区内陆下水水位埋深与NDVI指数相关性较强，其相关指数绝对值为0.505。NDVI指数与地下水位埋深变化趋势相反，即地下水水位埋深变大，NDVI指数变小

（3）盆地植被恢复期间，年均降水量呈逐年上升趋势。在此条件下，地表植被对地下水依赖性明显减弱，其相关系数减至‒0.248。大气降水与区域NDVI相关性增强，其相关系数为0.328。大气降水的增加一定程度上缓解了区域内植被生长缺水状况。

作者简介

宋歌，男，1997年3月生，主要从事水资源可持续开发领域研究工作，E-mail: [e-mail] 。

黄金廷，男，1979年5月生，博士，高级工程师，主要从事水资源开发利用与生态效应研究，主持国家自然科学基金项目3项，陕西省重点研发、国土资源部等省部级项目7项。email:[e-mail]。

引用格式

Ge Song, Jin-ting Huang, Bo-han Ning, Jia-wei Wang, Lei Zeng, 2021. Effects of groundwater level on vegetation in the arid area of western China. China Geology, 4, 527-535. doi: 10.31035/cg2021062.