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额济纳盆地植被斑块分布格局及演化的生态地质学机制

孙自永  
【摘要】: 荒漠化是我国分布面积较广、危害较严重的生态地质灾害之一。内蒙古西部的额济纳盆地是我国荒漠化现象最严重、发展速度最快的地区之一。荒漠化不仅直接制约着该区经济和社会的协调发展,影响着广大人们的生存,而且影响着社会稳定和民族团结,甚至威胁到整个北方的环境。区内荒漠化的治理已刻不容缓。由于荒漠化的过程在形态上表现为植被斑块的破碎、萎缩和消亡,所以,要进行荒漠化的治理,必须进行植被斑块演化机制的研究。荒漠化过程其实是植物群落逆向演替的过程,虽然在形态上表现为植被斑块的退化,但控制这一过程的却是植物生境特别是地境结构的退化。因此,要探索植物斑块格局及其演化的深层机制,必须从地境结构的系统分析着手。 本文从生态地质学研究角度出发,根据额济纳盆地不同景观带内地境结构、地表植被结构的野外调查和室内测试结果,并结合1996年TM卫星彩红外像片和1999年、2000年美国Landsat ETM遥感影像的数字成图结果,认为植物地境的结构特点对地表植物群落具有控制作用,并进而影响着荒漠区植被斑块的形态学特征。通过对植被斑块格局显著变动带内不同演替阶段植物群落结构和形态学(植被斑块)特征及其地境结构的调查与分析,认为地境结构的演化是造成植被斑块演替的深层机制,并推断风蚀作用是造成植被斑块退化的主要驱动力,人类活动可能是其诱因;风积作用是新植被斑块建立的主要驱动力,地境中相对充足的水分和缓慢的堆积速度是其形成的条件。整个研究过程的具体步骤和内容如下: (一)针对目前国内外关于荒漠区植被斑块演化机制研究现状,阐述了前人研究所侧重的角度及存在的问题,提出了本文的研究思路。 (二)结合生态地质学的相关理论,从理论上指出植被斑块是植物群落的形态学表现,斑块的演化是植物群落和裸地间演替的外在表现;地境结构通过控制地表植物群落的结构特点进而影响着植被斑块的分布格局,地境结构的演化通过控制地表植物群落的演替而影响着植被斑块的演化。 (三)分析了额济纳盆地植物地境结构的一般特征,将地境划分为两层,分析了各层各因子的组状态和涨落特点及其生态学功能。考虑到不同区域地境结构存在着差异,而这种差异对植物群落结构和植被斑块形态特征的形成具有重要意义,将研究区划分为五个宏观带,详细分析了各分带中植物地境结构特点及其对地表植被和斑块格局的控制作用,结果表明:①河岸带地境各层的涨落幅度小、资源较丰富,且地境条件较好的地段占有优势。因此,其植物群落结构相对完善,植物种类丰富;植被斑块面积大、连通性好,斑块与裸地的总面积比高。②戈壁带地境各层的涨落幅度大、资源较匮乏,不同地点差异较大且地境条件极差的地段占有绝对优势。因此,其植物群落结构简单,以旱生植物为主;裸地占有绝对优势,植 被斑块面积小、破碎度高,斑块与裸地对比鲜明。③湖盆带地境各层资源丰富,涨落幅度小, 但深层通气性差,且地境结构自中心向外侧呈环形变化。因此,其植物群落的物种以湿生成 分为主,群落结构自中心向外侧呈环形变化,植被斑块的大小、连通性及斑块与裸地的面积 比也自中心向外逐渐减小。④沙漠带不同地段地境结构差异很大,且地境各因子涨落幅度较 大,在地势较低处,地境深层各因子涨落幅度较小、资源较丰富。受地境结构特点控制,植 被斑块的破碎度高,裸露沙漠占有绝对优势,斑块内植物群落的物种成分以抗掩埋的多年生 植物为主。⑤山地带地境各层各因子涨落极大、资源极端贫乏。因此,除冲沟内地境条件相 对较好而有零星植物存活外,绝大部分地区都为连通的裸地。 (四)对比不同时期植被斑块格局资料,选择植被斑块退化最为显著的河岸带作为重点 研究区,通过不同退化阶段植物群落的结构、斑块形态和地境结构的调查分析,揭示了植被 斑块退化的生态地质学机制:在河岸带向戈壁带的转化过程中,植物地境各层,尤其是浅层 内各因子涨落幅度增大,资源量减小,在群落中占有较高比例的浅根群植物和湿水的深根群 植物受其影响甚大,从而大面积死亡,植物群落发生逆向演替,直至变为裸地,在形态上表 现为植被斑块的明显退化。各点地境结构的变化速度不同,在变化速度最快的地段会最先形 成裸地,在变化速度较慢的地段会形成残余斑块。在演化的中间阶段,地境会形成即不同于 河岸带也不同于戈壁带的结构特点,使地表形成过渡带。另外,通过对比戈壁带新形成斑块 内外的地境结构和植物群落特点,阐明了新植被斑块形成的生态地质学机制,即在潜水埋藏 较浅、堆积速度不快的局部风积区,随着地境涨落幅度逐渐减小和各层内资源的逐渐丰富, 植物群落结构趋于复杂和稳定,新植被斑块得以形成. (五)通过分析残余斑块廊道内地境结构和残留植被的特点,推断风蚀是造成植被斑块 退化的主要驱动力,而以往研究所强调的地表水径流量的减少等人类干扰只是诱因。 (六)在本研究的基础上提出地境的保护是防止荒漠化的重点、生态建设要注重利用和 改善现有地境结构等建议。 (七)归纳了本次研究的具体结论,并就进一步的研究提出了相关建


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