探究自然莼菜对水环境的响应策略,可以为科学保护莼菜自然群落提供理论依据.本研究以滇西腾冲北海湿地的自然莼菜群落为对象,根据莼菜的生长态势及北海湿地的水环境状况,选择17个采样点,测定莼菜的叶经济性状以及采样点的水环境因子,检测莼菜叶经济性状与水环境参数间的关系,探讨高海拔地区自然莼菜对水环境的响应策略.结果表明:与100％盖度相比,盖度为60％～70％的莼菜具有更大的叶片面积以及更低的氮、磷、铁和锌质量分数(P＜0.05).水体溶解氧含量、氮体积分数、磷体积分数、铵态氮体积分数以及水温是影响莼菜叶经济性状的主要水环境因子.光合速率与水体溶解氧含量、铵态氮含量以及硝态氮含量呈显著正相关(P＜0.05).叶片厚度与生化需氧量呈显著正相关;叶片面积与水体溶解氧含量、铵态氮含量及水温呈显著正相关,而与生化需氧量、化学需氧量以及高锰酸钾指数呈显著负相关(P＜0.05).莼菜叶片氮质量分数与水体的氮体积分数及水体的铵态氮体积分数呈显著正相关(P＜0.05);叶片磷质量分数与水体氮体积分数呈显著正相关,而与水体溶解氧含量、水温呈显著负相关(P＜0.05);叶片氮磷比与水体溶解氧含量及铵态氮含量呈显著正相关,而与化学需氧量及高锰酸钾指数呈显著负相关(P＜0.05).其余的莼菜元素质量分数,包括钾、镁、硅、钙、铁、锌,主要与水体的溶解氧含量、水温及水体的氮、磷等营养条件相关.本研究结果为莼菜自然群落的保护提供了科学依据.

近年来,受气候变化和人为活动的影响,滇西北高原湿地土地利用方式发生了改变.然而,关于土地利用方式对滇西北高原湿地土壤碳、氮储量的影响及机制尚不明确.本研究选取纳帕海的湿地、草甸和耕地为对象,分析不同土地利用方式和不同土层深度土壤有机碳(TOC)、全氮(TN)含量和储量的变化特征,阐明不同土地利用方式土壤碳、氮储量与生物量和土壤理化性质之间的耦合关系,探讨纳帕海土地利用方式对土壤碳氮储量影响的机制及主控因子.结果表明:湿地土壤的含水率、TOC、TN含量、地上生物量和地下生物量均显著高于耕地和草甸(P＜0.05),容重则显著低于耕地和草甸(P＜0.05).0～100 cm 土层深度,湿地、耕地和草甸土壤碳、氮储量总体上均随土层深度的增加而减少,湿地土壤碳、氮储量均最高,草甸碳、氮储量均最低.土壤有机碳储量与TOC、碳氮比、地上生物量均呈显著正相关(P＜0.01);土壤全氮储量与含水率、TOC、TN、地上生物量均呈显著正相关(P＜0.01),与容重、碳氮比呈显著负相关(P＜0.05).土地利用方式、含水率、容重和TOC含量直接影响土壤碳储量,土壤深度、土地利用方式、碳氮比和TN含量直接影响土壤氮储量.综上,容重、含水率、碳氮比、地上生物量和地下生物量是影响纳帕海土壤碳、氮储量的主要因素,土壤碳和氮储量均表现为湿地＞耕地＞草甸,表明湿地排水疏干变为草甸或开垦为耕地,将导致纳帕海土壤碳和氮的损失.

青藏高原东缘地区作为高原横向扩展的前缘过渡带,地理环境与气候条件多样,是全球生物多样性研究的一个热点地区.蝉科昆虫长期在地下营固定生活,成虫发生期短、体型硕大、飞行能力弱而难以扩散,因此适合多尺度的生物地理学和物种多样性研究;但青藏高原东缘地区的蝉科昆虫区系一直缺乏研究.本研究在区系调查和系统分类研究基础上,对青藏高原东缘地区的蝉科昆虫多样性及地理分布格局进行了研究.结果表明,该地区共分布蝉科昆虫3亚科46属100种(包括2个新纪录种),分别占中国已知属、种数量的59.7％和29.1％;区系以东洋界成分为主(73种,73.0％),古北界和东洋界共有成分次之(21种,21.0％),特有成分比例较高(19种,19.0％).该地区的10个亚区可被分为南、北2个大区,大致以秦岭及甘南山地为界.北段的黄土高原过渡区(MX+HB)、藏北过渡区(QZ)属于古北界,物种多样性较低,分布的主要是体型较小的姬蝉亚科物种.南段的东洋界各亚区由秦岭西段山地过渡区(HZⅠ+XNⅠ)、川西盆地及滇北过渡区(HZⅡ+XNⅣ)、青藏高原东南部的横断山脉"高原-山地"过渡区(XNⅡ+XNⅢ)及滇西山地过渡区(HN)组成.各亚区的物种多样性由北向南逐渐增多,四川盆地西部和横断山南部为多样性中心.在南段的各亚区中,西南亚区Ⅰ(XNⅠ)和华中亚区Ⅰ(HZⅠ)区系相似性最高,华中亚区Ⅱ(HZⅡ)和西南亚区Ⅳ(XNⅣ)区系相似性最高,它们分别聚合后再与"西南亚区Ⅱ+西南亚区Ⅲ(XNⅡ+XNⅢ)"聚合,最后与滇西的华南亚区(HN)聚合,表明滇西的华南亚区(HN)及高原东南部的横断山脉"高原-山地"过渡带(XNⅡ、XNⅢ)区系相对独特.蝉科同一类群的不同物种在该地区呈现出明显的生态位分化,分别向"低山-峡谷-丘陵"生境和"亚高山-高山"生境发展."低山-峡谷-丘陵"分布的适热物种分布区比较广泛,均在相邻的东部、南部地区有所分布;"亚高山-高山"的适冷种类则多局限分布于高海拔地带(许多都是特有种),尤其在横断山脉地区基本都呈现为小范围的斑块或点状分布,即"天空岛"分布格局.整体而言,青藏高原东缘南段的高大山体、相关地带的急剧下降地形及气候差异等对蝉科物种的扩散和分布影响更大,研究结果为青藏高原邻近地区的动物地理区划及生物多样性分化研究提供了新的信息和参考依据.

大气增温对湿地植物光合作用的影响及其作用机制是近年来生态学界关注的热点.采用开顶式生长室(Open-topchambers,OTCs)模拟大气增温((2.0±0.5)℃,(3.5±0.5)℃),研究增温对滇西北高原典型湿地纳帕海湖滨带2种优势植物(茭草Zizania caduciflora,黑三棱Sparganium stoloniferum)的光和CO2利用以及光合碳同化速率的影响.结果表明,(1)增温对不同植物的光和CO2利用能力以及碳同化速率的影响存在种间差异.增温显著降低了茭草的光饱和点(LSP)、光补偿点(LCP)、光能利用幅(LSP-LCP)、CO2饱和点(CSP)、CO2利用幅(CSP-CCP)以及最大净光合速率(Pnmax),却显著增加了其CO2补偿点(CCP);相反,增温显著提高了黑三棱的LSP、(LSP-LCP)以及最大净光合速率(Pnmax),而显著降低了其LCP,但对其CO2利用参数无显著影响.(2)2种植物的光和CO2利用能力对增温的响应存在季节性差异.不同温度处理下,茭草在6、8月的LSP和(LSP-LCP)均显著高于10月的对应值,其Pnmax也随生长期的增加而降低;黑三棱的光响应参数在不同生长季间无显著差异,其Pnmax在8月最高,而在6月和10月相对较低.(3)温度因子与茭草的光能利用参数均呈负相关,而与黑三棱的光能利用参数均呈正相关.本研究的温度因子中,日间积温对Pnmax和(LSP-LCP),年均温和最低温对(CSP-CCP)值的影响最为显著.本研究进一步表明,气候变暖对滇西北高原湿地湖滨带优势植物光合作用存在影响,但不同物种间存在差异响应,这种差异响应可能导致湿地生态系统植被结构的改变,其有关生态过程有待于进一步研究.

气候变暖对湿地生态系统碳循环的影响受到国内外的广泛关注.研究大气增温对植物凋落物分解的影响是掌握气候变暖对湿地生态系统碳循环影响过程及其作用机制的基础.通过开顶式生长室(Open-top Chambers,OTCs)模拟大气增温(2.0±0.5)℃和(3.5±0.5)℃,以滇西北高原典型湿地纳帕海湖滨带的优势植物茭草(Zizania caduciflora)、水葱(Scirpus tabernaemontani)、黑三棱(Sparganium stoloniferum)和杉叶藻(Hippuris vulgaris)为研究对象,研究其凋落物在大气界面,水界面,土-水界面的质量衰减对大气增温的响应.结果表明,(1)大气增温促进了4种植物凋落物在不同分解界面的质量衰减,但其质量衰减率在不同分解界面对增温的响应存在差异.其中,增温对水界面植物凋落物质量衰减的促进作用最大,并随着增温的幅度的增加而增加.其次是土-水界面,增温对大气界面植物凋落物质量衰减的促进作用最小.(2)植物凋落物初始C/N值与其凋落物质量衰减率呈负相关,大气增温对低初始C/N值物种凋落物质量衰减的促进更为显著.(3)相对于大气增温,植物凋落物初始C/N值对其凋落物质量衰减的影响高于大气增温对其质量衰减的影响.研究表明,气候变暖将促进湿地植物凋落物的分解,进而对湿地生态系统物质循环及其生态功能产生影响,其影响程度与湿地植物物种有关,其作用机制有待于进一步深入研究.

生态系统脆弱的高寒草甸是生态学研究的热点.藏香猪翻拱土壤并取食地下草根层,是藏族自治区一种特有的放牧类型,关于该放牧类型对藏区高寒草甸的影响尚缺乏研究.以滇西北高原国际重要湿地——纳帕海流域的典型高寒草甸为对象,研究了不同高寒草甸类型(陆生草甸与沼泽化草甸)中的植物群落结构特征对藏香猪翻拱型放牧的响应.结果表明,翻拱型放牧显著降低了植被盖度(63.5％)、地上生物量(84.6％)与地下生物量(97.4％),并促进植物生物量向地上部分的再分配.翻拱型放牧下随着植被盖度与生物量降低,植物竞争强度减小,植株高度与空间利用率提高.然而,不同草甸类型中的植物群落结构对翻拱型放牧表现出差异响应.陆生草甸上的群落组成基本未变,而沼泽化草甸上的优势植物华扁穗草(Blysmus sinocompyessus)向1年生水生植物水蓼(Polygonum hydropiper)演替.土壤含水率是导致植物响应差异的关键驱动力.综上,藏香猪翻拱型放牧对植物生物量及盖度等特征均产生不利影响,导致高寒草甸生物量积累锐减,而植物群落结构的变化是放牧干扰与土壤水分、空间竞争协同作用的结果,反映出植物在不同环境中对放牧干扰的差异化响应.研究区域环境特征与放牧干扰的耦合关系,可以为藏香猪放牧作用下的高寒草地植物多样性保护及恢复提供理论依据.

基于树木年轮学的理论和方法,建立滇西北高原石卡雪山森林上限丽江云杉(Picea likiangensis)和高山松(Pinus densata)差值年表,运用响应函数研究其与气候因子的关系,进而阐明影响滇西北高原针叶树种径向生长的主要气候因子,并利用冗余分析(RDA)进一步分析并验证树木生长与温度和降水的关系.研究结果表明:石卡雪山森林上限针叶树种径向生长主要受温度影响,温度和降水对树木生长有滞后效应,2个树种对气候响应存在差异.具体表现为(1)丽江云杉径向生长受温度和降水的共同作用,与上年10月平均最低温呈显著负相关,与上年11月平均最高温以及当年7月温度呈显著正相关,上年8月和当年5月降水抑制其生长;(2)高山松径向生长与上年10月平均温和平均最高温、11月平均温呈显著正相关,与当年7月平均温和平均最高温呈显著负相关,与降水未达到显著相关水平;(3)冗余分析与响应函数分析结果基本一致,进一步证明该方法能够有效量化树木径向生长与气候因子的关系.能够为气候变化背景下的滇西北高原森林生态系统管理与保护提供理论依据.

选择位于滇西北高原纳帕海国际重要湿地内的典型沼泽化草甸湿地为研究对象,采用原位土柱室内控制实验法研究了放牧干扰(猪翻拱扰动和牲畜践踏)对沼泽化草甸湿地土壤氮转化的影响.研究结果表明,放牧活动显著提高了沼泽化草甸湿地表层土壤的容重和pH值,降低了土壤含水率、TOC、TN和NH4+-N含量,而对NO3--N含量影响不显著.放牧干扰下沼泽化草甸湿地土壤的矿化速率和硝化速率均表现为猪翻拱扰动样地(ZG)＞牲畜践踏样地(JT)＞对照样地(CK);表现为ZG＞JT＞CK.放牧干扰促进了沼泽化草甸湿地土壤的矿化和硝化作用,猪的翻拱活动比牲畜践踏活动对土壤氮矿化和硝化作用的促进作用更显著.放牧干扰下沼泽化草甸湿地土壤的反硝化速率表现为ZG＞CK＞JT,猪的翻拱活动促进了土壤N2O气体的排放,而牲畜践踏活动抑制了土壤N2O气体的排放.相关性分析表明,受放牧干扰的沼泽化草甸湿地土壤的矿化和硝化速率均与土壤容重、pH呈显著正相关,与土壤含水率、NH4+-N、TOC、TN含量呈显著负相关;反硝化速率与TOC含量呈显著负相关.

2011年1月至11月使用瞬时扫描法及焦点动物取样法对云南省大理市洱源县西湖湿地(26°00′～26°01′N,100°02′～100°03′E,平均海拔1 970m)的紫水鸡(Porphyrio porphyrio)行为进行了观察,将行为定义为取食、寻食、休息、修饰、警戒、位移和其他共7类,扫描时将取食和寻食合并为觅食,分析非繁殖期的日节律和时间分配特点.觅食高峰出现在早晨和傍晚,低谷在秋季为下午14:30时(占所有行为类型56.56％)、冬季12:30时(55.61％)、春季11:00时(55.80％).休息高峰秋季出现在12:30时(26.79％),冬季一日内呈上升趋势,春季呈双峰型,低谷在13:30时(14.64％).从时间分配来看,寻食、取食、修饰等行为在不同季节间存在显著差异,寻食时间从高至低依次为冬季、春季、秋季,分别占总活动时间的19.87％、9.36％、3.03％;取食时间则相反,依次为秋季(72.54％)、春季(56.78％)及冬季(44.59％);与新西兰Pukepuke Lagoon种群相比,西湖湿地紫水鸡种群在秋季大量取食,在冬季增加寻食和休息时间,以应对高原湿地的温度和食物变化.修饰行为在繁殖期前(春季)最多(15.84％),繁殖期后(秋季)减少(11.10％).以上结果说明,为适应气候、食物等条件的年周期变化,紫水鸡行为策略在不同时期和地点具有可塑性,这可能是该物种在滇西北地区得以繁衍及扩散的原因之一.

基于树轮年代学方法,利用普达措国家公园海拔上、下限丽江云杉(Picea likiangensis)和长苞冷杉(Abies georgei)树轮宽度资料,构建差值年表并分析其与温度和降水的关系,阐明影响该区域2个主要针叶树种径向生长的主要气候要素.结果表明:(1)海拔下限丽江云杉径向生长同时受到温度和降水的影响:与上年11月平均温、当年生长季后期(9-10月)平均温和上年7月降水呈显著正相关;(2)海拔上限丽江云杉径向生长只受温度影响,与上年生长季后期平均温呈显著负相关,与当年生长季盛期(6-8月)平均温呈显著正相关;(3)长苞冷杉径向生长只与温度表现出显著相关性,海拔下限的生长与上年11月平均温呈显著正相关,海拔上限的生长与当年生长季盛期平均温呈显著正相关.结果可为气候变化对滇西北高原树木生长影响研究提供参考,为滇西北高原森林生态系统管理与保护提供理论依据.