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.

高寒湿地放牧干扰强烈,是其生态系统退化的主因.湿地植被生物量空间格局不仅能够反映自然因素的作用,也能够体现地域放牧等人类活动的主要特征,因此常作为表征放牧干扰格局的主要度量方法.但尺度效应导致的植被生物量影响要素在不同空间尺度下存在较大差异,尤其是针对面积为几十至几百km2范围的小尺度高寒湿地而言,自然因素和放牧等人为干扰对其植被地上生物量的共同作用特征仍不明确,缺乏针对该类型湿地的合理评估模式.以滇西北国际重要湿地纳帕海为例,在排除其它人为干扰的条件下,通过植被地上生物量的空间异质性特征来表征其放牧干扰格局,并以该案例为基础提出一种小尺度高寒湿地放牧干扰格局评估模式.研究尝试基于详细地面植被调查,获得潜在植被地上生物量,利用调查同时期高分定量遥感方法(法国PLEIADES卫星数据结合实测植被地上生物量建模)获得实际植被地上生物量,并使用潜在与实际植被地上生物量之差的空间异质性特征表示纳帕海湿地放牧干扰格局.该评估模式可以有效减少对于小尺度湿地放牧干扰数据的依赖,同时减少牛羊马等大牲畜散养带来的空间分布随机性.研究结果显示纳帕海湿地放牧干扰对湿地植被地上生物量的影响严重,影响比例约为93.5％.研究发现水文等自然因素和放牧等人为干扰分别决定纳帕海湿地植被地上生物量的上限和下限,并基于此提出四方面干扰调控策略.

为探究氮沉降增加背景下高寒草甸土壤呼吸干湿季变化及其与环境因子的耦合关系,选择纳帕海典型退化草甸疏花早熟禾群落,设置对照(0 g·m-2·a-1)、低氮(5 g·m-2·a-1)、中氮(10 g·m-2·a-1)和高氮(15 g·m-2·a-1)4个水平的氮沉降模拟试验,分析氮沉降引起的地上生物量、植物多样性及土壤理化性质变化对土壤呼吸的影响.结果表明:不同氮沉降处理均显著促进草甸土壤呼吸,干季和湿季土壤呼吸速率相较于对照分别增加了 21.9％～53.9％和27.3％～51.2％,且在中氮处理下增幅最大.氮沉降显著提升草甸地上生物量(增幅达52.2％～66.4％);植物多样性随氮添加总体呈降低趋势,湿季最大降幅(13.5％～24.2％)出现在高氮处理.氮沉降显著增加土壤铵态氮、有机质、微生物生物量碳氮、温度和含水率(增幅为14.3％～333.5％),氮沉降显著降低土壤pH(减幅达9.0％～34.6％).结构方程表明,植物生物量及Shannon多样性、微生物生物量和温湿度对土壤呼吸具有显著促进作用,土壤容重则表现为抑制效应;氮库和pH对土壤呼吸变化的解释率分别为55.7％和45.1％,是影响土壤CO2排放的主导因素.短期大气氮沉降主要通过改变土壤pH及氮库组成而促进高寒退化草甸土壤呼吸.

开展围栏禁牧对湿地土壤生态化学计量特征影响的研究,为理解围栏禁牧对退化湿地生态系统恢复的影响提供理论基础.本研究选取纳帕海湿地未禁牧、禁牧3年、8年和10年的沼泽化草甸和草甸为对象,比较不同围栏禁牧年限对土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其生态化学计量的影响.结果表明:围栏禁牧提高了沼泽化草甸和草甸土壤总有机碳(TOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、硝态氮(NO3--N)、铵态氮(NH4+-N)、微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)、微生物生物量磷(MBP),提高了 C/N、C/P、N/P和MBN/MBP.沼泽化草甸和草甸土壤C/N、C/P、N/P均与TOC、TN、含水率、NO3--N、NH4+-N、MBN呈显著正相关(P＜0.01),与土壤容重显著负相关.沼泽化草甸土壤MBC/MBN、MBC/MBP与TOC、NH4+-N、MBN和含水率显著负相关,MBN/MBP与所有环境因子均没有显著相关性;草甸土壤MBC/MBN、MBC/MBP与TOC、TN、MBN、含水率呈显著负相关(P＜0.01),MBN/MBP与pH、MBN、含水率呈显著正相关(P＜0.01).围栏禁牧条件下,土壤TOC是影响沼泽化草甸和草甸土壤生态化学计量的主导因素.综上所述,围栏禁牧通过影响养分条件改变纳帕海湿地土壤生态化学计量特征.

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.

2013年5-6月,在云南省纳帕海自然保护区对灰背伯劳Lanius tephronotus的巢址选择进行了研究.结果显示,灰背伯劳对树种具有极强的偏好性,有78.48％ (n =62)的巢位于火棘Pyracantha sp.灌丛中,枝条具刺是影响灰背伯劳选择筑巢树的首要因素.主成分分析表明,影响灰背伯劳巢址选择的因素有5类:距离因子(巢距道路距离、距居民点距离)、安全性因子(刺数量、刺长度)、觅食生境因子(耕地占比)、隐蔽度因子(树冠幅、树高)以及巢生境因子(灌木占比).总之,灰背伯劳喜好营巢于距离居民点较近、巢周围耕地面积较大的多刺灌丛.房屋和道路修建对灌丛的侵占是威胁灰背伯劳生存的主要因素.

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.

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.

[背景]浮游病毒是水体微生物群落中重要的组成成分,深入研究浮游病毒的时空分布有助于更好地保护和开发当地的微生物资源.[目的]对采集到的纳帕海高原湿地水样中的浮游病毒和浮游细菌进行计数,揭示纳帕海高原湿地浮游病毒的分布规律.[方法]采用流式细胞仪检测2013年12月和2014年9月纳帕海高原湿地7个水样的浮游病毒与浮游细菌丰度,并对影响浮游病毒丰度的因素,如细菌丰度、叶绿素a含量以及其他环境因子进行了相关性分析.[结果]季节分布上,雨季浮游病毒和浮游细菌丰度高于旱季;水平分布上,原水样品的浮游病毒高于湿地水和淤泥水.旱季水样的浮游病毒丰度受到细菌丰度及叶绿素a浓度的影响较大;雨季水样的浮游病毒丰度受到水体的pH值和温度的影响较大.[结论]纳帕海高原湿地的浮游病毒和浮游细菌是比较活跃的.浮游病毒丰度在不同季节、不同采样点受到细菌丰度和叶绿素a浓度等因素的不同影响.在旱季噬菌体而非噬藻体或浮游植物病毒是纳帕海高原湿地中浮游病毒的优势种群.