无定河上游地区环境演变与抗逆植物资源及其在生态重建中的利用

摘要

本文着重以无定河上游毛乌素沙地作为实例，在分析其生态环境特征和面临的主要生态环境问题的基础上，从本区植物资源调查、结构和区系分析以及比较植物学等方面，研究了本区植物的资源状况、基本特征和典型乡土植物的适生性与封育保护途径，以便为生态环境建设与再造山川秀美服务。主要从以下几个方面开展了相关研究工作： 1)本区环境特点分析； 2)本区适生植物资源调查、种属构成特征及区系分析； 3)本区典型杨柳科(Salicaceae)植物的生物学特性和抗逆性比较研究； 4)本区适生植物资源的封育保护治理研究。 通过实地考察、座谈访问、定点观测、植物采集、调查比对、室内实验分析研究、资料收集和整理等研究手段和技术方法，在本区的基本环境特点和问题、当地植物对沙地环境的适应方式和保护机理、沙漠化防治和植被重建途径等方面得到如下研究成果： (1)在分析无定河上游地区(毛乌素沙地)的自然概况和演变规律的基础上，总结出本区根本的生态环境特征可以归结为“旱、寒、风、沙、(盐)”；在这种环境背景下，本区面临的最大环境问题，简单说就是“风沙为害、沙进人退；干旱缺水；暴雨为灾，水土流失；生态脆弱，物种濒危”。 (2)通过调查编制了本区适生植物资源名录(参见附件《无定河上游毛乌素沙地种子植物名录》)，对本区适生植物资源的种属构成特征进行了研究，说明本区植物绝大部分属北温带分布型；本区植物区系的特点与性质的研究则提示本区植物具有多层次的生态过渡地带特点，其区系组成是在漫长的历史演变过程中形成的，其它区系分布类型的植物进入本区，主要取决于其对沙漠化环境的适应性，并通过长期的自然选择逐渐由定居、生存和发展而形成稳定的状态。这就为本区在生态环境和山川秀美工程建设等方面的适生树种、草种选择问题提供了直接的科学方向。 (3)在研究过程中发现了本区统万城遗址周边尚有天然胡杨林的分布。拓展了学术上胡杨的分布范围，并对研究毛乌素沙地和统万城遗址周边地区的环境变迁和干旱半干旱地区的生态治理和植被恢复有着重要的参考价值，将有可能成为研究统万城及周边环境变迁的“活化石”和生物指示。 (4)进一步研究和确认了沙柳、旱柳等乡土树种的抗逆特性和在本区生态重建中的推广利用价值；通过比较植物学研究认为，本地沙柳在抗旱等逆境生活指标上，表现的最为突出，说明其适应干旱等胁迫环境的能力最强，是较好的沙地先锋植物；胡杨作为一种重要的荒漠河岸林植物，对沙地蒸腾强烈、气候干旱的特点通过长期的进化和生物适应，表现出很强的植物抗性特征和在各种逆境中较宽的存活、繁衍的适应能力；旱柳不仅具有一定的抗逆指征，而且推测本地的水文等条件对其生长比较有利，在本地大力发展旱柳这种乡土树种，不仅简便易行，投资少、见效快，而且生态治理和经济价值都很可观。 (5)提出了在本区封育治理的几种可行途径，比如建立典型适生树种的封育示范园和推广重要适生树种的沙产业生态园区，还可建立旱柳经济林产业园、沙地药用植物生态产业园、沙地景观生态产业园等；以及设立各类自然保护区和(国家)沙生植物公园。 (6)本论文还从本区植物封育保护治理工作长期可持续运行的机制方面进行了理论探讨和设计，提出了建立和完善本区植物封育保护治理工作五位一体的可持续发展运行机制体系。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 综述

1.1课题来源

1.2选题的依据和范围

1.2.1选题的依据

1.2.2研究区范围和概况

1.3相关学科的国内外研究进展

1.3.1全球环境问题与荒漠化

1.3.2生物多样性保护与山川秀美

1.3.3本区植物资源和植被研究概况

1.4本文的主要研究目的、意义和研究内容

1.4.1本文的主要研究目的和意义

1.4.2本文的主要研究方法和研究内容：

第2章 研究区的自然概况

2.1地质概况

2.2地貌概况

2.2.1基本特征

2.2.2地貌分区

2.3降水的时空分布特点分析

2.3.1降水量的年内分布

2.3.2降水量的地理分布

2.4水文条件分析

2.4.1区域的水系特征及水文地理概况

2.4.2地表水资源

2.4.3地下水

2.5本区土壤资源及生态评价

2.5.1概况

2.5.2土壤资源的类型特点及生态评价

2.6小结

第3章研究区生态环境的演变

3.1地史演变与生态环境

3.1.1本区地质发育简史

3.1.2本区生态环境的地质地史演变

3.2气候变迁与生态环境

3.2.1气候变迁史

3.2.2本区的气候条件现状及分析

3.3研究区历史上人类活动对生态环境影响的分析

3.4本区生态环境演变的实例分析—大夏国都统万城的兴落

3.4.1统万城的历史

3.4.2统万城之“兴”

3.4.3统万城之“落”

3.4.4自然的变迁与社会兴落的原因分析

3.5小结

第4章研究区的植物资源调查及植被类型分析

4.1本区植物资源调查研究的意义和重要性

4.1.1植物资源调查和植被研究是揭示自然环境状况的重要手段

4.1.2实现本区生态重建和大农业结构调整转型的要求

4.1.3保护和构建沙漠化防治的重要生物种质资源库的要求

4.1.4实现山川秀美与可持续发展的迫切要求和必然途径

4.2本区植被的基本特征

4.2.1类型丰富的多样化温带草原景观

4.2.2隐域性植被比较发育

4.2.3植物区系成分相当复杂，更有不少的古老残遗种

4.2.4植被旱生化明显，荒漠化成分增多

4.2.5植被覆盖度及生物量普遍低下

4.2.6植物生态型较多

4.3本区植物种类和资源调查

4.3.1本区的种子植物资源

4.3.2科内属、种组成分析

4.4植物区系特点分析

4.5本区资源植物及其利用

第5章研究区内典型杨柳科植物适生抗逆特性的解剖研究

5.1本区典型杨柳科植物的概况

5.1.1杨柳科植物概况

5.1.2本区杨柳科属种及分布

5.1.3研究对象

5.1.4研究方法

5.2本区典型杨柳科植物的形态解剖学特征与对比分析

5.2.1样本采集及实验方法

5.2.2实验结果与分析

5.2.3讨论

第6章研究区典型杨柳科植物特征化学成分的对比分析

6.1杨柳科植物特征化学成分的指标及其生态指示意义

6.1.1杨柳科植物特征化学成分——酚甙类成分

6.1.2杨柳科植物特征化学成分的生态指示意义

6.2杨柳科植物特征化学成分的测定方法和原理

6.2.1微量天然产物成分的分析检测技术

6.2.2高效液相色谱法(HPLC)的工作流程和方法原理

6.2.3高效液相色谱法(HPLC)对微量天然产物成分的分析进展

6.3实验材料及方法

6.3.1供试材料及样品制各

6.3.2仪器与试剂

6.3.3色谱条件

6.3.4溶液配制及标准工作曲线的制作

6.3.5样品的处理及色谱分析

6.4实验结果与分析

6.4.1标准曲线

6.4.2样品含量测定

6.5讨论和小结

6.5.1结果讨论

6.5.2小结

第7章研究区适生树种封育治理的原则、途径和机制

7.1研究区适生树种封育保护的基本原则

7.1.1封育结合的原则

7.1.2作好普查和保育规划，重视植物的多样性

7.1.3坚持因地制宜、属地管理原则

7.1.4坚持适地适树、分类指导、分区实施的原则

7.1.5坚持以增加森林资源为主的原则

7.2研究区适生树种封育保护的可能途径

7.2.1建立典型适生树种的封育示范园

7.2.2推广重要适生树种的沙产业生态园区

7.2.3设立自然保护区和(国家)沙生植物公园

7.3建立和完善研究区封育保护治理工作长期可持续运行的机制

7.3.1组织机制

7.3.2补偿机制

7.3.3产业发展机制

7.3.4创新机制

7.3.5舆情机制

结论和建议

1结论

2创新点

3研究展望和建议

附件:无定河上游毛乌素沙地种子植物名录

参考文献

攻读博士学位期间发表的论文和科研情况

致谢