基于MaxEnt模型识别和预测云南干热河谷适生树种,对于改善和恢复其生态治理能力具有重要意义.收集40种具有代表性的潜在适生树种地理分布数据,结合气候、地形和土壤等环境因子,利用MaxEnt模型筛选适生树种.预测当前和2021-2040年四种气候情景下(SSP126、SSP245、SSP370和SSP585)适生树种适生区的分布格局,划分优先种植区域,并明确MaxEnt模型用于树种选择的可行性.结果表明:(1)当前气候情景下,影响干热河谷潜在适生树种分布的主导因子是气候因子,其次是海拔、植物归一化指数、地表太阳辐射量和人类足迹.(2)未来,24种适生树种适生区稳定,发生概率与海拔关系呈单峰分布且高海拔下适生树种丰富度将降低.(3)干热河谷适生树种优先种植区域沿干热河谷呈狭长分布;实际调查发现,元谋县适生树种实际分布区域面积略高于最佳种植区域面积.应用MaxEnt模型筛选干热河谷适生树种选择是可行的,但在应用之前必须通过实地调查来验证树种实际生存情况与预测结果的差异.在干热河谷生态修复造林时,可优先考虑白枪杆、车桑子等24种树种.

我国矿产资源不合理开发导致的重金属污染较为严重,植物修复是解决土壤重金属污染问题的有效方式,因此亟需开展耐重金属胁迫植物筛选和尾矿堆积区重金属修复的研究.本研究以云南干热河谷地区广泛引种的辣木(Moringa oleifera)为对象,通过盆栽试验模拟不同浓度土壤复合重金属(Cd-Pb-Cu-Zn)胁迫,探讨了辣木叶片光合作用能力、植株生长特性和生物量分配对复合重金属胁迫的响应,揭示了辣木对复合重金属胁迫的适应机制和不同重金属的富集特征.结果表明,复合重金属胁迫对辣木叶片光合能力、植株生长特性、生物量分配特征均产生了显著影响.复合重金属胁迫对辣木叶片光合能力的影响整体表现为低促高抑;辣木株高、地径、根长、根粗的生长都受到显著抑制,且随着胁迫的加剧,抑制作用逐渐增强;随着胁迫的加剧,辣木将更多的生物量投入至地下部分.适应重金属胁迫过程中,辣木将更多的重金属储存在地下生物量中.此外,辣木对4种重金属元素的耐受性和富集能力不同,其中对Cu2+和Zn2+的耐受性较好,对Cd2+和Zn2+富集能力较强.综上,辣木对复合重金属胁迫有一定的耐受性,且生物量较大,生长较快,可考虑作为重金属污染较轻区域的辅助修复植物.

哀牢山地处青藏高原、横断山地和云贵高原三大自然地理区域的结合部,在这样一个特殊的地理气候区域内栖息着怎样的蚂蚁群落?不同海拔高度引起的气候条件差异导致蚂蚁群落结构和多样性产生了怎样的差异?为了揭示这一科学问题,本文采用样带法、样地调查法和多样性指标法研究了哀牢山国家级自然保护区东坡垂直带的蚂蚁物种多样性.在哀牢山国家级自然保护区东坡垂直带记录蚂蚁7亚科47属150种,喜马毛蚁(Lasius himalayanus)是蚂蚁群落的优势种,同时发现常见种2个,较常见种20个,较稀有种55个,稀有种72个,稀有种占了物种总数的48.00％.东坡4个垂直带蚂蚁群落的Shannon-Wiener多样性指数顺序为:中南段＞北段＞中北段＞南段.相关性分析显示蚂蚁的物种数和多样性指数与海拔存在显著负相关性,物种数、个体密度和多样性指数与乔木郁闭度存在显著负相关性.蚂蚁群落在海拔梯度间表现出高度的不相似性和强烈的更替模式,不同垂直带间的蚂蚁群落同样表现出高度的不相似性和强烈的更替格局.哀牢山自然保护区东坡各垂直带蚂蚁物种数、个体密度、多样性指数总体上随海拔升高而降低,主要受海拔和气温因素制约;这些指标普遍出现多域效应现象,有时出现中域效应现象,说明不同海拔高度上栖息着适应了不同气候类型的物种聚集群,同时受到人类干扰和干热河谷气候的影响.哀牢山自然保护区东坡蚂蚁物种丰富度低于西坡,主要受湿度因素影响.从相似性系数看,栖息于保护区不同生境的蚂蚁群落间分化明显,具有不同的生态功能和保护价值.

科学评估长江上游生态脆弱区的景观生态风险对区域生态调控及构筑长江生态安全屏障具有重要意义.本研究以云南省金沙江干热河谷区全域为研究区,构建景观生态风险评价模型,分析区域景观生态风险的时空分布格局.结果表明:2000、2010和2020年,研究区景观生态风险指数均值分别为0.414、0.398和0.462,至2020年全域已达到较高风险水平.2000和2010年,各等级的景观生态风险区交错分布,至2020年高风险区呈集中分布态势.2000-2020年,研究区各区段景观生态风险指数均值均处在0.42附近,临近较高风险等级水平,表明各区段景观生态风险等级均较高.研究区各区段的中、低风险区面积均缩小,而高风险区面积明显增长.西段和中段的高风险区面积增幅远高于东段.景观生态风险显著变化区域面积约占研究区总面积的55％,风险显著上升区和下降区均具有明显的空间集聚特征.研究区全域景观生态风险水平先降后升,西段地区的景观生态风险恶化趋势最明显,大部分地区景观生态风险变化显著.政府主导的生态管理政策和措施及市场主导的土地利用活动相互博弈成为本区域景观生态风险变化的主因.未来应开展气候变化耦合人类活动对研究区全域和局域景观生态风险变化的驱动机理研究,以有效应对区域生态风险.

为了解微量元素对车桑子(Dodonaea viscosa)生长的作用,研究添加微量元素(硼B、铁Fe、锰Mn、锌Zn)对车桑子生长和叶绿素荧光特性的影响.结果表明,除Mn外,B、Zn和Fe均对车桑子的生长和叶绿素荧光参数有显著促进作用(P<0.05);且添加 B 的车桑子具有更高的生物量积累,比对照显著提高了 133.61%.微量元素与土壤类型对叶片磷(P)含量和叶片氮磷比(N/P)具有显著的交互作用(P<0.05),紫色土添加Zn、黄棕壤添加Fe均显著降低了叶片N/P.燥红土和黄棕壤上车桑子的株高、叶面积和生物量积累均高于紫色土,但紫色土和黄棕壤上车桑子的根冠比和叶片N/P显著高于燥红土(P<0.001).这表明微量元素对干热河谷车桑子生长具有重要作用,在植被恢复过程中可通过添加B、Fe、Zn尤其是B来促进植物生长.

西南干热河谷是我国重要生态脆弱区和经济发展落后区,流域大型水电开发是干热河谷重要的人类干扰活动,对生态脆弱区的社会-生态系统造成极大影响.社会-生态系统演变的方向和规律具有复杂性和非线性变化,又涉及到生态保护修复、能源安全、经济发展和乡村振兴等国家重大需求,因此,亟待加强流域社会-生态系统演变和驱动机制方面的研究.通过总结当前研究的进展和不足,提出了加强生态系统演变的长期监测和分析、深入研究流域社会经济演变规律和驱动机制、完善流域生态资产价值评估和生态补偿机制、构建流域社会-生态系统耦合理论与方法等对策建议,从而为脆弱生态区未来可持续发展提供科技支撑.

叶片温度是植物能量交换和生理过程发生的重要微环境参数.叶片热力性状能够在一定程度上调控叶片温度,避免极端温度对叶片的伤害.但目前针对叶片热力性状的研究还很少.该研究选择云南省从热带到温带具有明显水热梯度的4种典型植被类型:干热河谷植被、热带雨林、亚热带常绿阔叶林、温带针阔混交林,对其冠层优势树种的叶片热力性状进行了系统地研究.这些性状包括了可能影响叶片温度的形态、光学、材料特性、解剖和生理的23个性状.研究结果表明:干热河谷植被的植物主要依靠蒸腾降温,叶片薄,叶寿命短,主要为"快速投资-收益"型植物;热带雨林植物叶片大,蒸腾速率不高,不利于降温,较厚的叶片、较高的含水量能在一定程度上缓解高温,采取"慢速投资-收益"策略;亚热带常绿阔叶林很少发生极端温度,叶片没有明显的热适应性状,叶片厚,叶寿命长,采取"慢速投资-收益"策略;温带针阔混交林植被的叶片小而厚,多成簇状生长,有一定保温作用.温带针阔混交林的冠层常绿植物光合速率较低,偏"慢速投资-收益"型;而落叶植物的光合速率较高,偏"快速投资-收益"型.该研究系统地研究了热力性状与植物适应策略沿水热梯度的变化,为深入认识植物对环境适应策略提供了理论基础.

干热河谷冲沟沟岸裸露、陡立、土壤水热变化剧烈,导致植被恢复极端困难.通过野外调查和定位监测,在葛藤覆被沟岸,根据藤本生物量设置4个处理(T1:309.70g/m2鲜藤覆被地块,T2、T3、T4:594.34、1103.43、1693.27g/m2枯藤覆被地块),并选取裸露地块作为对照CK,研究了葛藤不同覆被状况对沟岸土壤水分和温度在单次降雨过程变化的影响.结果表明:相比裸露沟岸而言,1)鲜藤覆被沟岸土壤含水率仅为8.68％,较裸露沟岸还降低了4.47％;枯藤覆被沟岸土壤含水率则相对增加,T2-T4土壤含水率分别为14.91％、16.75％、19.44％,较裸露沟岸增加了1.76％、3.6％、6.29％.2)鲜藤覆被可明显增加土壤水分活跃层深度、变化幅度和变异程度,枯藤覆被下土壤水分活跃层深度、变化幅度和变异程度则相对减小.3)随鲜、枯藤覆被量增加,水分补给过程中土壤含水率的增加量增大,同时水分衰减过程中土壤含水率的散失量减小;增加枯藤覆被量后,沟岸表层土壤含水率变化率的波形逐渐平缓、波动依次减小、波长稳步增大.4)随鲜、枯藤覆被量的增加,沟岸表层土壤温度波动逐渐减小.研究成果对干热河谷冲沟沟岸生境改良与植被恢复具有重要的指导意义.

沟岸是干热河谷冲沟系统中土壤生态环境最为恶劣的地带,其水热矛盾突出、土层浅薄、土壤贫瘠.探讨葛藤覆被对沟岸土壤性质的影响,可为沟岸土壤改良与植被恢复奠定基础.以元谋干热河谷区葛藤覆被的冲沟沟岸为研究对象,选取裸露地块作为对照(CK),根据藤本生物量设置4个处理(T1:309.70g/m2鲜被物,T2、T3、T4:594.34、1103.43、1693.27g/m2枯落物),对比研究了葛藤不同覆被状况对沟岸土壤性质的影响.结果表明:沟岸土壤性质受葛藤覆被类型(鲜/枯)及生物量共同影响.①较裸露沟岸(11.05％),枯藤覆被有益于保持其下土壤水分(13.30％-18.90％),鲜藤覆被下土壤水分则明显降低(7.36％);较裸露沟岸,鲜、枯藤覆被均有助于增加其下土壤毛管孔隙度.②较裸露沟岸,鲜藤覆被下沟岸土壤有机质、铵态氮、硝态氮、有效磷、速效钾含量大都呈现出不同程度的降低,枯藤覆被沟岸上述土壤养分含量则整体增加,且大都呈现出随枯藤覆被量增加而增加的规律.③较裸露沟岸(3.24 nmol/g),鲜、枯藤覆被沟岸土壤总PLFA(总磷脂脂肪酸量Phospholipids fatty acid)量明显提升,T1-T4处理土壤的总PLFA量分别为裸露沟岸的10.5、2.6、2.6倍和6.5倍.研究成果对于干热河谷冲沟系统退化土壤的改良及植被恢复具有重要的指导意义.

以车桑子生殖枝为材料,通过野外调查、取样以及各器官生物量的测定,研究金沙江干热河谷地区车桑子不同性别植株生殖枝生物量分配特征.结果表明:(1)金沙江干热河谷地区车桑子种群雄∶雌性别比为0.11,极显著的偏离1∶1(P＜0.001),种群偏雌性.(2)车桑子生殖枝的形态特征和生物量分配特征均具有显著的性别差异;雌性植株生殖枝花朵生物量和总生物量显著高于雄性和两性植株(P＜0.05),而后两者之间无显著差异;生殖枝生殖分配具有显著的性别差异(P＜0.05),但生殖枝叶生物量无性别差异.(3)生殖枝生物量大小与花朵生物量、营养生物量均呈极显著正相关关系(P＜0.001).营养生物量与花朵生物量之间为显著正相关关系(P＜0.01),生殖分配与生殖枝大小无相关关系.研究认为,车桑子生殖枝营养生长与生殖生长不具有权衡关系,且生殖分配不具有个体大小依赖性,特定生物量分配模式可能是对金沙江干热河谷区资源利用、环境适应的一种特殊形态模式.