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中国西北干旱区额济纳盆地地质生态学研究

作　者: 周爱国
导　师: 陈崇希；王焰新
学　校: 中国地质大学
专　业: 水文学及水资源
关键词: 额济纳盆地地质生态学地下生境根层限制生态因子生存域阈值生态地质环境质量生态恢复
分类号: X171
类　型: 博士论文
年　份: 2004年
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内容摘要

西北地区的自然地理条件决定了其本身生态环境的脆弱，加上过去几十年间土地的大规模开垦、过度放牧、水资源的强烈开发利用，使植被退化、土地沙漠化、盐渍化的现象正以惊人的速度发展。已经严重影响到当地的经济及生态的可持续发展，并加大我国东西部社会发展的不平衡，最终也将会影响到东部地区的生态环境质量和社会经济的发展。国家提出了“西北大开发”的重大举措，将对缩小东西部差距，帮助落后地区发展经济，改善生态环境，巩固社会稳定、民族间的团结起着重大作用。黑河下游的额济纳荒漠平原，是内蒙古西部最为干旱的地区之一，生态环境条件异常脆弱。六十年代以来，流入盆地内的地表水量减少，导致生态环境进一步遭到破坏而日趋恶化，昔日曾是一片繁华景象的居延绿洲，而今水源枯竭、湖泊干涸、弃耕地连片，黄沙广覆，土地荒漠化、植被退化的现象触目惊心。黑河流域水资源合理利用与下游额济纳盆地的生态退化问题成为各级政府、学术界，乃至国际上关注的热点。在额济纳盆地乃至整个西北干旱区，作为生态环境基本成分的植物群落对整个生态系统的功能特点具有特殊的重要性，它不仅决定着动物的分布、迁移规律，更是通过对局部气候特征、水热交换的控制作用而决定着人类生存环境的优劣，因而生态建设和生态恢复的过程实际上是植被建设和恢复的过程。而实际上，真正对植被分布及其质量具有决定作用的是其地下生境：地质环境的宏观配置往往决定着区域上植被的分布格局，形成了独特的宏观上的植被分带性：中小尺度上地质环境的异质性又使同一植被带内的不同地段呈现出不同的景观格局。为了恢复和重建西北干旱区内陆盆地的生态环境，必须开展生物群落—地质环境之间关系的研究，即地质生态学的研究。黑河下游的额济纳盆地则是西北干旱区内陆盆地的典型代表，选定该地区开展深入细致的地质生态学研究具有重要的理论意义，可逐步弥补目前地质生态调查、研究的理论和方法的不足。更为重要的是，它还可指导研究区生态建设，并对其它地区具有重要的借鉴作用。本文以国土资源部2000年科技专项计划《西北地区水资源与可持续利用》的第二项目“河西走廊黑河流域水资源开发对生态环境影响的研究”(编号：200010302)为依托，以额济纳盆地的植被退化与地质环境之间相互作用过程为研究对象，主要开展如下科学问题的研究：(1) 天然植物群落演替的地质生态学分析；(2) 主要天然植物物种生存的地质环境条件研究；(3) 生态地质环境质量评价指标体系研究；(4) 生态地质环境质量评价方法研究;(5)额济纳盆地植被生态系统退化的地质生态学机制与生态修复措施研究。研究工作以地质生态学的基本理论问题探讨为前提，以前人在额济纳盆地的地质、水文地质、土壤、植物、土地规划、水利等方面的调查资料和研究成果为基础，以实地进行的地质生态调查结果为依据，从地球系统科学的角度揭示地质环境与植被群落之间相互作用的规律出发，分析限制生态一地质因子，确定天然植物主要物种的生存域，继而进行生态地质环境综合评价，分析植被正向演替潜力或退化进程，进行地质生态区划，提出土地生态整治策略和措施。从而达到进行地质生态学理论探索与应用研究，并为额济纳盆地生态建设提供科学依据的目的。论文的关键科学问题是天然植被与地质环境之间相互作用规律的揭示，其核心是不同层次的生物一地质环境相互作用机理研究，对此将按照下述顺序展开:首先分析植被生态系统一地质环境相互作用的宏观规律，继而由植物生态系统~植物群落~植物物种，再由植物物种~植物群落~植物生态系统，最终揭示地表植被退化的地质生态学机制。论文对地质生态学中的几个基本科学问题进行了探讨.认为:在生态系统中，与生物关系最为密切的是地质环境，它为生物生存与繁衍提供了基本的物质条件与环境条件，同时也受到生物的强烈作用。生态地质环境的概念就是在考虑生物群落一地质环境之间的这种密不可分的关系之后提出的，指由除人类以外的生态系统中不同层次的生物及其赖以生存的地球浅表部分地质环境所构成的，与人类生产、生活活动有着特殊关系的有机系统。从空间范围上讲，生态地质环境是生态系统的地下部分，在这地下子系统中，生物(主要是植物)的地下部分(即根系)与其地下生境相互适应与作用，而这一特定的空间范围实质上是地质环境的近地表部分。对生物群落直接产生控制或影响作用的地质一生态因子是蕴藏于近地表的水分、盐分等，而地质构造、地形地貌、第四纪地质等地质环境因子则是间接生态因子，它们是通过控制近地表的水、土、盐、气等直接生态因子的质量来影响地表生物群落的生存与演替。地质生态学是研究人类、生物与其依存的地质环境之间相互作用关系的科学，是研究自然和人工的地质一生态系统结构与功能的科学。地质生态学研究的内容主要包括三个方面:(l)研究生态一地质环境的基本特性、功能和演变规律，研究人类活动与生态地质环境之间的相互作用、相互制约关系;(2)研究生态地质环境内部地质环境对生物的制约或影响作用，同时研究地质环境内部水、土、盐、气等不同

全文目录

第一章绪论  24-42
  §1.1 选题意义  24-26
  §1.2 干旱区地质生态学研究现状  26-35
    1.2.1 地质生态学研究现状  26-29
    1.2.2 干旱区地质生态学研究现状  29
    1.2.3 额济纳盆地地质生态学研究现状  29-31
    1.2.4 地质生态学的几个基本问题  31-35
  §1.3 研究内容与思路  35-38
    1.3.1 研究内容  35-36
    1.3.2 研究思路  36-38
  参考文献  38-42
第二章额济纳盆地生态地质环境背景  42-76
  §2.1 概述  42-43
  §2.2 自然地理条件  43-44
    2.2.1 地理位置  43-44
    2.2.2 气象  44
    2.2.3 水系  44
  §2.3 地质环境背景  44-63
    2.3.1 地质构造  44-47
    2.3.2 第四系地质  47-49
    2.3.3 地形地貌  49
    2.3.4 水文地质  49-59
    2.3.5 土壤  59-63
  §2.4 天然植被生态系统概况  63-71
    2.4.1 植被生态系统总体特征  64-65
    2.4.2 植被生态子系统的划分  65-66
    2.4.3 各植被生态子系统特征  66-71
  §2.5 地质生态环境问题  71-73
    2.5.1 地下水位下降及土壤旱化  71
    2.5.2 水质恶化  71-72
    2.5.3 盐渍化  72
    2.5.4 沙漠化  72-73
    2.5.5 生物种类减少  73
  参考文献  73-76
第三章额济纳盆地天然植被演化的地质生态学分析  76-104
  §3.1 概述  76
  §3.2 天然植被演化概况  76-84
    3.2.1 植被分布状况  76-82
    3.2.2 植被分布的历史变迁  82-84
  §3.3 天然植被演化的限制因子  84-89
    3.3.1 生态因子的阈值、生态幅与适宜区间  84-86
    3.3.2 限制性生态因子的确定  86-87
    3.3.3 土壤质地  87
    3.3.4 土壤水分  87-88
    3.3.5 土壤盐分  88-89
    3.3.6 土壤有机质  89
  §3.4 地下水的生态效应  89-96
    3.4.1 西北干旱区地下水的生态效应的宏观分析  90-91
    3.4.2 额济纳盆地地下水与地表植被演化的关系  91-93
    3.4.3 地下水的地表植被生态效应研究的基本理论与方法  93-96
  §3.5 天然植被演替的表现形式—斑块化  96-100
    3.5.1 植被斑块及其分类  96-98
    3.5.2 地下小生境结构的差异对植被斑块格局的控制作用  98-99
    3.5.3 地下小生境结构的变化对植被斑块格局演化的控制作用  99-100
  参考文献  100-104
第四章额济纳盆地天然植物物种地质生态学研究  104-147
  §4.1 概述  104-105
  §4.2 天然植被根层研究  105-115
    4.2.1 植物物种地下小生境的范围及分层研究现状  105-106
    4.2.2 根群分布的层次性  106-110
    4.2.3 天然植被根层位置的确定  110-114
    4.2.4 天然植物物种根层分析  114-115
  §4.3 主要植物物种的生存域  115-138
    4.3.1 生态幅的不足  115
    4.3.2 植物物种生存域的概念与涵义  115-117
    4.3.3 刻画植物物种生存域的生境要素的选取  117-118
    4.3.4 关键种的生存域  118-138
  §4.4 植物物种生存域分析  138-144
    4.4.1 生存域图分析  138-141
    4.4.2 生存域迭加图的分析  141-143
    4.4.3 物种生存条件的分析  143
    4.4.4 植物物种地质生态学研究的意义  143-144
  参考文献  144-147
第五章额济纳盆地生态地质环境质量评价  147-165
  §5.1 概述  147-149
    5.1.1 生态地质环境质量的概念  147
    5.1.2 生态地质环境质量评价的内涵  147-148
    5.1.3 生态地质环境质量评价的方法  148-149
  §5.2 生态地质环境质量评价指标—根层生态指数  149-152
    5.2.1 根层生态指数的概念及意义  149-150
    5.2.2 根层生态指数的构成  150-152
  §5.3 生态地质环境质量评价与区划  152-161
    5.3.1 各样地的根层生态指数  152
    5.3.2 根层生态指数分析  152-159
    5.3.3 生态地质环境质量评价与分区  159-161
  §5.4 各分区生态地质环境质量分析  161-163
    5.4.1 生态地质环境质量较好(Ⅰ级)区  161-162
    5.4.2 生态地质环境质量一般(Ⅱ级)区  162
    5.4.3 生态地质环境质量较差(Ⅲ级)区  162-163
    5.4.4 生态地质环境质量差(Ⅳ级)区  163
  参考文献  163-165
第六章额济纳盆地植被生态系统退化的地质生态学机制与恢复措施研究  165-193
  §6.1 概述  165-166
  §6.2 生态恢复的概念与基本原理  166-169
    6.2.1 生态恢复的概念  166-167
    6.2.2 生态恢复的目标与基本原则  167-168
    6.2.3 生态恢复的方法与程序  168-169
  §6.3 额济纳盆地植被生态系统退化的地质生态学机制  169-181
    6.3.1 植被生态系统退化的过程  169-176
    6.3.2 新生植被斑块形成的过程  176-178
    6.3.3 植被生态系统退化的原因  178-181
  §6.4 额济纳盆地生态保护与建设的原则与思路  181-183
    6.4.1 地下小生境的保护与建设  181-182
    6.4.2 物种的选择与搭配  182
    6.4.3 水资源合理开发利用  182-183
  §6.5 额济纳盆地生态恢复的主要措施  183-184
    6.5.1 封育  183
    6.5.2 修补  183-184
    6.5.3 重建  184
  §6.6 额济纳盆地生态规划要点  184-189
    6.6.1 当前输水量条件下应采取的生态保护与建设措施  185-188
    6.6.2 未来不同输水量条件下的生态保护与建设措施  188-189
  参考文献  189-193
第七章结论与建议  193-197
致谢  197-199
附件一额济纳盆地典型生态系统照片  199-202
附件二额济纳盆地16个关键种照片  202-210
附件三额济纳盆地部分物种的根系照片  210-215
附件四额济纳盆地16个关键种生存域叠加图  215-216
附件五额济纳盆地生态地质环境质量评价图  216

中国西北干旱区额济纳盆地地质生态学研究

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