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三、广阔的内陆流域
西北地区的河流，除额尔齐斯河属于北冰洋水系(面积约5万平方千米)外，均属于内陆流域。大多数河流发源于周围的山地，向盆地内部汇集，构成向心水系。
西北地区的河流湖泊具有明显的干旱区水文特点：
1.河流分为径流形成区和径流散失区，二者的分界线一般在山口附近。山区降水多，汇流迅速，用水量少，河流从发源地到山口，水量逐渐增加，因而山口以上为径流形成区。河流出山口，进入洪积扇往往成为散流。即使有固定河床，洪水期常形成为泛流。在灌区引水条件下，河水多被引入灌区，散入农田。山口以下平原区降水稀少，不易形成较大的径流补给河流，因此干旱区的河流出山口后，径流量一般都是逐渐减少，最后消失于荒漠中。
2.河流数量多、流程短、水量小。山区降水略多，坡度大，汇流迅速，汇集地表径流成为大小河流，但出山口后径流散失，很难形成大河，因而表现为中小河流多，但流程短，流量小。山口以上的集水面积只有几百平方千米，河流长度只有几十到几百千米。
西北地区的河网分布极不均匀，山区和平原有很大的差异。山地比平原降水多，有较多的冰雪融水，是形成径流的地区，河流的密度较大。低山地带赖暴雨补给的短小山洪沟，使地面切割破碎。山前倾斜平原上的古老绿洲地区，人工河渠把许多条河汊联系起来，河网密度很高。一般河流出山口以后，便不再有支流汇入，水量较小的河流，由于流经戈壁砾石层，经过大量渗漏、蒸发或灌溉引水，河床很快干涸成为盲谷。
广大平原地区，河网非常稀疏，只有少数水量特别丰富的大河在夏季洪水期间能够穿过沙漠地区，例如阿拉善高平原的弱水、疏勒河，准噶尔盆地中的玛纳斯河、奎屯河、乌伦古河、塔里木盆地中的塔里木河、叶尔羌河、和田河、克里雅河、孔雀河、车尔臣河等。平原地区除了这些大河流经的狭窄地带外，基本上都是无河道地区。平原地区的河流经常改道，因而这些河流尾闾湖泊的位置也不固定。
3.西北地区在山麓冲积-洪积扇的下部常有泉流河(卡拉苏)发育。在各个盆地边缘，山地与平原之间大多有宽度不同、水量不等的卡拉苏溢出带。卡拉苏分布最多的地区是在大河流冲积扇的下部。这种水流实际上是河水渗漏到地下以后，在适当的地貌水文地质条件下再度出现的一部分。天山北麓玛纳斯地区的泉流最丰富，形成大泉沟、老龙河等泉流河。和田河、克里雅河下游深切的河槽中，由于得到泉流的补给而增加了流量，伸入到塔克拉玛干内部的一些耕地、牧场，主要是依赖这种泉流的水源供水。
4.随着农垦事业的发展，人工开凿的灌溉河渠在平原地区的河网组成中所占的比重日益增大。例如，喀什地区老绿洲的大小渠道总长度在3万千米以上，平均每平方千米约有2千米长的渠道。河西走廊、天山山麓和昆仑山麓都有比较发达的灌溉系统。农田灌溉面积的扩大，灌溉用水量的增加，影响到河流水文状况的改变。塔里木河水系的渭干河、克孜勒河、叶尔羌河等河流，由于河水大量被引入灌区，这些河流现在已不再或很少注入塔里木河。
5.西北地区的另一重要水文特征是具有众多的内陆湖泊。河川径流和地下水在盆地中低洼处(大多与构造拗陷有关)集水成湖。这些湖泊由于没有出口，蒸发强盛，多数呈咸水湖或盐湖。如准噶尔盆地的乌伦古湖(布伦托海)、玛纳斯湖、艾比湖，塔里木盆地的罗布泊、台特马湖，吐鲁番盆地的艾丁湖，阿拉善高平原的居延海、吉兰泰盐池、雅布赖盐池等。这些湖泊大多是现代积盐中心，湖泊周围往往形成大片光裸的盐滩，或出现各类盐沼泽、盐生草甸和盐漠植被。只有焉耆盆地的博斯腾湖有孔雀河排泄，为淡水湖泊，湖滨芦苇沼泽广布。
这些湖泊的水量、水位，受第四纪气候变化的影响有过较大的变化。第四纪山地冰川融水丰沛时期形成的古湖泊，其范围比现代湖泊的面积广大得多。艾比湖、玛纳斯湖、罗布泊等湖泊，都可见到高耸的古湖岸和分布辽阔的湖泊沉积。例如，艾比湖古湖岸高出现在湖面85米。湖泊位置的迁移也是平原湖积物分布广的原因。玛纳斯湖在近数十年前废弃了其西面的艾兰诺尔，而瀦水成东面的新玛纳斯湖。在50年代，面积达550平方千米，但近年来由于上游引水，湖面已干缩，向沼泽草甸过渡。
四、荒漠性的植被与土壤
(一)荒漠植被
极端干旱的气候和贫瘠多盐的土壤，限制了植物的生长、发育和传布，造成植物种类贫乏，植被结构简单。西北地区全部高等植物约有3900种，只占全国种数的14%，其中大部分只分布在山地上，平地仅占1/5左右，常见的不过数百种而已。
西北地区由于地处中亚、西伯利亚、蒙古、西藏和华北的交汇，为各个植物区系成分的接触、混合和迁徙创造了有利条件。因此，本地区植物区系中的地理成分复杂。构成本地植物区系基础的为本地的亚洲中部成分，还有中亚，古地中海、南哈萨克斯坦-准噶尔成分，它们占有相当大的比重，此外还有北温带、温带亚洲、喜马拉雅、北方和极地成分。
西北地区荒漠植被基本上是由旱生的、叶退化的小乔木、灌木和半灌木构成的。它们以各种不同的生理、生态机制适应干荒漠严酷的生境条件，大部分植物的叶面缩小或退化，而以绿色的嫩枝代行光合作用。叶或嫩枝具有保护组织(角质层、蜡层、茸毛等)和肉质，组织液中的高盐分以维持高渗透压，广布的根系，在极端干热期的休眠或落叶(枝)等，都是为了保护植物水分的收支平衡，适应干旱的环境而具有的特征。然而，由于荒漠植物只能勉强维持这种平衡，用于同化作用的水分极为有限，因此荒漠植物的生物物质的生产与积累过程甚为缓慢，产量很低。相反，荒漠中生长在某些积水低地或有外来水分供应的地区，植物生长茂密，往往表现出很高的生物生产量。
西北地区的荒漠性低山，缺乏水分的平原地区，植被都很稀疏，植物种类简单，植株矮小而且覆盖度很小。
旱生的灌木与小灌木荒漠是西北地区的地带性植被。典型的灌木荒漠分布在山前洪积扇及由小砾石组成的冲积扇上部，大多由叶退化的灌木组成，种类贫乏，主要有麻黄、木霸王、泡泡刺、沙拐枣等。植株高0.4—1米，盖度大多在10%以下。水分条件稍好的地区，灌木高度可达1—1.5米，盖度可达20%。盐化荒漠土上是由白刺属为建群种组成的盐化灌木荒漠。沙地是由沙拐枣、沙蓬为建群种的沙生灌木群落。沙拐枣的水平根系长达10米，靠吸收沙层中的凝结水维持生命。阿拉善高平原为由沙冬青、绵刺、柠条等组成的草原化灌木荒漠。
半灌木荒漠主要分布于砾质戈壁及荒漠性低山，主要由假木贼(Anabasis brevifolia)、猪毛菜(Salsola spp.)、合头草、戈壁藜(Iljinia regelii)、小蓬(Nanophyton erinaceum)、红砂(琵琶柴)组成。这些植物生态相近，生活型相同，群落分布的镶嵌现象十分明显，当地群众称之为“盐柴”。盖度一般在5—30%，植株高度小于50厘米，可做为冬、春或秋季牧场。在地下水位较高的滨湖、河流沿岸及扇缘地带，为由盐穗木(Halostachys belangeriana)、盐爪爪、碱蓬等组成的多汁盐柴类半灌木荒漠。
小乔木荒漠由藜科的梭梭、白梭梭(Haloxylon persicum)组成，植株一般高2—4米，最高的可达5—7米。叶完全退化，由当年生绿色嫩枝行光合作用。白梭梭根系发达，多生长在半固定、固定的沙丘上。其分布范围主要在准噶尔盆地，向东不超过东经90°。
在西北荒漠地区，常见的多年生草类有三芒草、针茅、骆驼刺(Alhagi pseudoalhogi)等。雨后有短命植物(沙苔草、早熟禾等)或夏秋一年生植物(猪毛菜、盐节草、盐生草等)出现。西北地区乔木树种甚为贫乏。除在绿洲灌溉条件下栽培有青杨、小叶杨、钻天杨、旱柳等几种杨柳科植物外，天生的树种主要有沙枣(Elaeagnus oxycarpa)、榆树和胡杨(Populus diversifolia)等。胡杨分布较广，在河流两岸及冲积平原上常形成林丛，树高7—15米左右。胸径20—30厘米，主干通直，为良好的建筑材料。胡杨林对当地防风固沙起很大作用。
(二)荒漠土壤
西北地区荒漠土壤的形成过程不同于我国其他地区，其生物过程显著削弱。西北地区的植被极为稀疏，每年以残落物形式进入土壤表层的数量有限;同时，在干热气候条件下，土壤有机质迅速矿质化。所以，土壤有机质含量很低，大多在0.5%或0.3%以下，高的也很少超过1%。相反，母质特性在土壤形成过程中具有明显的作用，物质的移动和积累过程在很大程度上取决于不同的成土母质类型及其风化特点。此外，与成土年龄也有密切的关系。一般认为，荒漠土壤形成过程常常直接表现为水热条件对成土母质的作用，而生物因素并不是经常起主导作用，这特别表现在粗骨性母质和细土母质的差别上。
西北地区特殊的气候条件对风化过程和土壤形成的影响主要表现为：①原生矿物分解很弱，多呈不同程度的破碎状态。粘质形成物很少，风化时所形成的细土物质一般以粗粉沙和细沙占优势;②风化壳及在其上发育的土壤剖面厚度不超过1米，甚至小于30厘米;风化和成土作用的产物缺乏足够水分搬运而就地累积，致使碳酸盐(主要是石灰)、石膏和易溶性盐类在风化壳和土壤层大量存在，甚至形成很厚的结壳和硬盘。
荒漠土壤通常具有以下特殊的土层：1)孔状结皮和结皮以下的片状层;2)粘化和铁质化的红棕色紧实层;3)石膏层。孔状结皮和结皮以下片状层的形成，只有在荒漠地区的高平地条件下才能出现，它与荒漠土壤的碳酸盐性，弱腐殖化程度以及土壤表层的特殊水热状况有关。这种结皮的形成是在表层短暂的湿润以后，随即迅速变干，并析出CO2，同时由于表层的高温促使Na、Ca的重碳酸盐转为碳酸盐，从而胶结形成了孔壁。
西北荒漠区的土壤类型复杂而多样，属于地带性土类的有灰漠土、灰棕漠土和棕漠土。灰棕漠土和棕漠土分别代表温带和暖温带的荒漠土壤形成物。灰漠土是温带荒漠边缘的过渡性土类，反映荒漠土壤略较湿润的形成特点。此外，还有草甸土、盐土、风沙土、龟裂土等非地带性土壤。
灰漠土主要分布在准噶尔盆地的南部和乌伦古河南岸第三纪剥蚀高原，河西走廊中段和阿拉善高原的东部，母质多为黄土状物质，植被以琵琶柴、琐琐、假木贼、珍珠和蒿属等为主组成的荒漠植被类型，降水量可达100—200毫米。灰漠土剖面分化较明显，地表有多角形裂纹。表层为灰棕色大孔状结皮和片状，鳞片状结构层，其下为微带红棕色或浅褐棕色的紧实层，常具有碱化特征;一般在40—60厘米以下积累较多易溶性盐分和石膏。土壤表层有机质含量<1%，C/N比值在6—12之间，易溶性盐分多在0.5%以上，甚至高达2.0%。
灰棕漠土在西北荒漠区占有很大的面积，广泛分布于阿拉善高原、河西走廊西段、准噶尔盆地的西部和东部砾质戈壁，这类土壤是温带极端干旱气候条件下和粗骨性母质上发育的，土壤剖面结构与灰漠土近似，只是母质较粗，片状、鳞片状结构层不很发育、石膏和易溶性盐聚积层出现部位较高。在土壤理化性质方面表现为腐殖质积累过程很弱，土壤有机质的含量多不超过0.5%，C/N比值很窄(4—6)，碳酸盐最大含量在表层或亚表层，向下急剧减少，铁的氧化物在表层或亚表层有所增高，证明具较明显的铁质化。
棕漠土是在暖温带半灌木和灌木荒漠下发育的土壤，主要分布在塔里木盆地、东疆山间盆地和剥蚀残丘以及河西走廊的最西端。母质多为砾质、植被盖度很低。土壤的剖面厚度一般不超过50厘米，但层次分化比较明显。表层为弱度发育的孔状结皮，在结皮之下为红棕色或玫瑰红色的铁质染色层，下为呈各种形态而含量不等的石膏聚积层。有机质含量在0.1—0.3%之间，C/N比为3—6，石膏含量较高，在聚积层中最高含量可达25—30%;剖面下部具有残余盐化特征，含盐量最低也在0.5左右。在有盐盘存在的情况下，含盐量高达30—40%，甚至50%以上，这些特点的形成与极端干旱的气候条件和成土年龄比较古老有关。
龟裂土和风沙土在西北荒漠区分布很广，它们的生成与母质的性质有直接的关联。前者发育于粘质母质，后者发育于砂质母质，其共同特点是剖面分异微弱，明显表现出母质的性状，土壤有机质含量很低，石膏和易溶性分累积较少。
草甸土、沼泽土在荒漠区的冲积平原分布较广。这些土壤的形成受地下水浸润的影响，土壤水分含量较高，富含碳酸钙，具有不同程度的盐渍化。
盐土广泛分布于平原地下径流排泄作用弱的地段。典型盐土剖面一般没有生草层，地表都有盐结皮或坚硬的盐结壳，其下为较疏松的盐与土的混合层，再下为盐斑层，常有潜育化特征。塔里木盆地、吐鲁番、哈密盆地，有些盐土在剖面30—50厘米上下还出现盐盘层。盐土的盐分积累普遍都具表聚性的特点，剖面上部(0—30厘米)含盐量多在2.0%以上，最高可达50—60%，向下盐分逐渐减少，但至底层盐分含量大多仍在0.5%左右。盐分组成以氯化物，硫酸盐为主。
长期的农业利用对土壤形成也产生显著的影响。在长期灌溉的条件下，可形成特殊的“农业灌溉层”，其厚度可达1米。与灌溉淤积层相适应，古老灌溉土壤具有如下的特点： 1)腐殖质的积累表现为沿剖面均匀分布，表层的有机质含量约在0.7—1%左右，灌溉淤积层的下部通常也可达0.5—0.7%;2)碳酸钙的含量相当高，多在10—20%之间，但没有石膏积累的现象(石膏含量少于0.1—O.2%);3)剖面中所表现的脱盐过程非常明显;4)土层构造相当均一，机械组成也很一致。所有这些特点都使得在灌溉淤积层的范围内没有明显的剖面分化现象，这是和土层的逐渐加厚相联系的。
(三)山地植被土壤的垂直分布
西北地区的高大山系，如天山、阿尔泰山等，山坡上分布着一系列随高度变化而有规律地分布的土壤-植被带。它们使干旱荒漠地区内出现了茂盛的森林灌丛、绿色的草原、草甸和绚丽多采的高山植被，极大地丰富了西北地区植被-土壤的多样性和植物组成的复杂性。
山地土壤-植被的垂直带主要包括山地荒漠带，山地草原带，山地森林(天山以云杉为主、阿尔泰山以落叶松为主)或山地森林草原带，亚高山灌丛草原带，高山草甸与垫状植被带。由于山地处于不同的水平地带以及山文特征的差异，各个山地的景观垂直结构不完全相同。它们的一般规律为：
1)各山地植被垂直带结构的基带与水平植被地带的植被属同一类型，如荒漠草原地带山地的基带为荒漠草原，荒漠地带山地的基带始于荒漠。
2)依水平地带由北向南，各山地植被垂直带的海拔高度界限相应升高;中生性的植被垂直带(如森林-草甸垂直带)逐渐收缩，发生草原化，以致完全消失;旱生的山地荒漠和草原垂直带却逐渐向上扩展，最后占据了整个带谱。
3)在新疆范围内，垂直带结构变化复杂，由阿尔泰山的4个垂直带到北天山的6—7个带。再向南，因气候过分干旱而简化，由南天山的5个带，至东昆仑山、阿尔金山成为3个带。
4)新疆境内随着大陆性由西向东增强，垂直带结构中的各带界限也相应升高，中生性植被带变窄，旱生植被带扩展，带数递减。
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