库姆塔格荒漠草地植被生态与环境变化

发布时间：2017-08-04 09:24

  本文关键词：库姆塔格荒漠草地植被生态与环境变化

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【摘要】：库姆塔格沙漠是我国八大沙漠之一,沙漠化极其严重,对周边环境产生了严重的危害,导致沙漠周边三大国家自然保护区面积萎缩、生物多样性丧失,开展区域荒漠草地植被生态研究意义重大。本文基于库姆塔格沙漠综合科学考察前期基础,开展区域荒漠植物、种群及群落的生态调查,研究现存荒漠草地植被与环境的适应性关系,为区域荒漠生态环境保护提供伦理依据;同时提取沙漠沉积环境信息进行孢粉、稳定碳同位素及粒度分析,重建古气候环境,探讨荒漠植被与古环境变化关系,揭示沙漠形成演化过程。研究分析结果如下:(1)库姆塔格荒漠草地植物种类贫乏,区系结构简单,统计天然荒漠草地植物26科79属120种,其中优势科为黎科、菊科、柽柳科和禾本科,为总属数55.70%,总种数58.33%,优势属为柽柳属和沙拐枣属,其属种数量不大,但种属比例高。库姆塔格荒漠植物区系以温带成分为主,古地中海成分为区系重要组成部分,世界分布型和热带分布型占有一定的比例,区系组成中统计温带成分34属,古地中海成分25属,世界分布型10属,热带分布型9属,分别为总属数43.04%、31.65%、12.66%和11.40%。(2)梭梭、胡杨、沙生柽柳为库姆塔格典型荒漠植物种群。梭梭为干旱荒漠植物种,种群分布范围广,在沙漠南部呈带状连片分布,为稳定增长型种群,对环境适应能力强,受种群扩散分布影响聚集程度较低;胡杨为荒漠河岸林建群种,分布在离水源较近的沟道源头及部分河岸阶地,因种群斑块面积不大数量不多呈现散点状镶嵌分布,种群受水源的限制聚集程度较高;沙生柽柳为我国特有种,在沙漠北部呈局部性条块状分布,种群为衰退型种群,种群聚集程度不高。(3)运用6级分类单位将库姆塔格荒漠植被划分为6个植被型纲,5个植被型组,8个植被型,11个植被亚型,33个群系10个亚群系。景观尺度上荒漠植被分布是以沙漠为中心呈现圈层分布格局,植被地带性分布以纬向变化较为明显,由南到北依次出现砾质荒漠植被、沙质荒漠植被和盐化草甸植被,径向分布由东到西表现为沙漠南缘植被由山前砾质荒漠到沙质荒漠植被的过渡,沙漠北缘植被由盐化草甸植被向沙质荒漠植被转化。荒漠植物群落多样性水平为砾质荒漠植被盐化草甸植被沙质荒漠植被,群落H多样性为0.725~1.437。荒漠植物群落多样性水平径向分布总体趋势随经度的减小而逐渐降低,纬向变化则随着地表水文条件的改变呈现一定的分布格局。(4)库姆塔格沙漠第四纪孢粉类型及数量稀少,共鉴定40个科属植物孢粉类型,孢粉组成以藜科、禾本科为主,并涵盖有莎草科、黑三棱属、荨麻属等湿生植物花粉。沙漠第四纪孢粉反映的环境总体上呈现干热、干湿交替到干旱的变化过程,代表干旱环境的藜科植物孢粉数最多,占总孢粉数30.6~50.5%,表征干旱环境的麻黄属/蒿属比值在1.0~2.0%之间变化,据此推断库姆塔格沙漠自第四纪以干旱环境为主,干旱化程度总体在加剧。(5)库姆塔格柽柳沙包年层粒度以沙物质为主,平均含量为80.66%,粒度组分以细砂、极细砂为主,年层平均含量分别为34.27%和31.90%。沙包粒度组成以北部沙包较粗,东部沙包最细,而沙包粒度组成则随着沉积年层增加呈现粗粒化。粒径分布细且分选性差,偏态多正偏,峰态中等偏窄,属典型风成物沉积;120年以来柽柳沙包年层粒度反映了库姆塔格沙漠环境以干旱强风气候模式为主,并伴随着明显的干湿交替变化过程。(6)库姆塔格柽柳沙包年层稳定碳同位素比率(δ13C)总体呈现平稳下降趋势,这与大气CO2浓度的增加对柽柳枝叶δ13C值产生分馏作用所致;柽柳沙包年层稳定碳同位素分辨率(?13C)与全球气候变化趋势相一致,近120年的柽柳沙包年层?13C值偏小,反映了全球气候变暖影响下干热的气候环境;不同生境环境下柽柳沙包年层C13?值对气候环境要素产生不同的响应,高海拔的山前柽柳沙包?13C值受多个气候要素的影响,滞后作用不明显;低海拔的干旱沙漠区柽柳沙包?13C值对年气温及季节性降水、湿度特别敏感,存在明显的滞后效应。
【关键词】：库姆塔格沙漠 荒漠草地 区系地理成分 种群分布格局 群落多样性 第四纪孢粉 柽柳沙包 年层序列 粒度特征 稳定碳同位素
【学位授予单位】：甘肃农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：Q948
【目录】：

• 中文摘要3-5
• Abstract5-13
• 第一章 文献综述13-23
• 1.1 荒漠草地研究进展13-19
• 1.1.1 荒漠草地植物区系地理14-16
• 1.1.2 荒漠草地植物种群结构与分布格局16-17
• 1.1.3 荒漠草地植物群落及其多样性17-19
• 1.2 荒漠环境变化分析研究进展19-23
• 1.2.1 第四纪孢粉与环境分析19-20
• 1.2.2 沉积物粒度特征及其沉积环境分析20-21
• 1.2.3 稳定碳同位素分析技术21-23
• 第二章 研究背景、内容及方法23-29
• 2.1 研究背景和意义23-26
• 2.1.1 研究背景23-24
• 2.1.2 研究目的意义24-26
• 2.2 研究目标和内容26-27
• 2.2.1 研究目标26
• 2.2.2 研究内容26-27
• 2.3 技术路线与方法27-28
• 2.3.1 技术路线27-28
• 2.3.2 技术方法与步骤28
• 2.4 拟解决的科学问题28-29
• 第三章 研究区概况29-35
• 3.1 研究区基本情况29
• 3.2 地质地貌29-30
• 3.2.1 地质构造29-30
• 3.2.2 风沙地貌特征30
• 3.3 气候特征30-31
• 3.4 土壤水文条件31-32
• 3.4.1 土壤31
• 3.4.2 水文31-32
• 3.5 植被状况32-33
• 3.6 社会经济状况33-35
• 3.6.1 行政范围及人33
• 3.6.2 资源环境33
• 3.6.3 经济发展33-35
• 第四章 库姆塔格荒漠草地植物区系与环境分析35-47
• 4.1 研究方法35-36
• 4.1.1 野外植物调查35-36
• 4.1.2 室内物种鉴定与统计36
• 4.2 结果与分析36-46
• 4.2.1 库姆塔格荒漠草地植物区系基本组成36-39
• 4.2.2 库姆塔格荒漠草地植物地理成分分析39-42
• 4.2.3 库姆塔格荒漠草地植物区系特征42-43
• 4.2.4 荒漠草地植物区系与环境分析43-46
• 4.3 讨论46
• 4.4 小结46-47
• 第五章 库姆塔格荒漠草地植物种群特征及其环境因子分析47-61
• 5.1 研究方法48-50
• 5.1.1 种群生态调查48
• 5.1.2 室内样品测试分析48
• 5.1.3 公式计算与统计方法48-50
• 5.2 结果与分析50-58
• 5.2.1 库姆塔格荒漠草地植物种群数量特征50-54
• 5.2.2 库姆塔格荒漠草地植物种群分布格局54-56
• 5.2.3 库姆塔格荒漠草地植物种群与环境因子分析56-58
• 5.3 讨论58-59
• 5.4 小结59-61
• 第六章 库姆塔格荒漠草地植物群落特征与环境适应性61-85
• 6.1 研究方法61-63
• 6.1.1 群落生态调查61
• 6.1.2 群落特征值计算与统计方法61-63
• 6.2 结果与分析63-83
• 6.2.1 库姆塔格荒漠草地植物群落类型63-70
• 6.2.2 库姆塔格荒漠草地植物群落分布70-73
• 6.2.3 库姆塔格荒漠草地植物群落多样性73-77
• 6.2.4 库姆塔格荒漠草地植物群落多样性变化77-79
• 6.2.5 荒漠草地植物群落与环境适应性79-83
• 6.3 讨论83-84
• 6.4 小结84-85
• 第七章 库姆塔格沙漠第四纪孢粉与古环境分析85-95
• 7.1 研究方法85-86
• 7.1.1 沙漠地层剖面选择85-86
• 7.1.2 样品采集与分析86
• 7.2 结果与分析86-92
• 7.2.1 沙漠第四纪地质年代的划分及其沉积特征86-87
• 7.2.2 沙漠第四纪植物孢粉分析87-90
• 7.2.3 沙漠第四纪古环境分析90-92
• 7.3 讨论92-93
• 7.4 小结93-95
• 第八章 库姆塔格柽柳沙包年层特征与环境变化95-115
• 8.1 研究方法95-98
• 8.1.1 柽柳沙包样地生态调查95-96
• 8.1.2 柽柳沙包环境信息提取96
• 8.1.3 柽柳沙包年层采样与定年96-97
• 8.1.4 柽柳沙包年层样测试与分析97-98
• 8.1.5 区域气象数据采集与分析98
• 8.2 结果与分析98-113
• 8.2.1 柽柳沙包分布调查98-101
• 8.2.2 柽柳沙包年层序列的建立101-103
• 8.2.3 库姆塔格柽柳沙包年层沙物质粒度特征与沉积环境分析103-107
• 8.2.4 库姆塔格柽柳沙包年层 δ13C与气候环境变化107-113
• 8.3 讨论113-114
• 8.4 小结114-115
• 第九章 结论与展望115-119
• 9.1 结论115-116
• 9.2 特色与创新116
• 9.3 问题与展望116-119
• 9.3.1 存在的问题116-117
• 9.3.2 研究展望117-119
• 参考文献119-133
• 附录1 库姆塔格荒漠草地植物名录133-139
• 附录2 库姆塔格沙漠植被图139-141
• 作者简介141-143
• 导师简介143-145
• 致谢145-147

【参考文献】

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3 严平;李文赞;俄有浩;王学全;李小雁;;库姆塔格沙漠水文调查初步结果[J];中国沙漠;2011年01期

4 王君兰;李晖;邓伟;郭小燕;李双;张家武;;内蒙古嘎顺诺尔湖泊沉积物磁化率与粒度的古环境意义[J];中国沙漠;2012年03期

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本文编号：618821