滇西北高原湿地景观变化与人为、自然因子的相关性

人为活动的干扰与自然因子的变化共同作用于湿地生态系统,但两者对湿地生态系统作用的贡献率存在差异,目前尚缺乏进一步的研究。本研究基于面向对象分割和目视解译相结合的技术方法,研究了滇西北高原典型湿地纳帕海汇水区内28年来(1987—2015年)的湿地类型、分布及其空间格局的变化特征,并探讨其与当地人为活动的干扰(主要社会经济发展指标)、自然因子(主要气候因子)之间的相互关系。结果表明:(1)湿地总面积共计减少2456.46 hm~2,其中,原生沼泽、沼泽化草甸和草甸面积分别减少了1152.07,1257.72,202.74 hm~2,湖泊面积增加了156.07 hm~2;(2)湿地景观多样性发生显著变化,其中,斑块数量(NP)由1987年的221增加到2005年的299,随后减少到2015年的260;香农多样性指数(SHDI)由1987年的1.81增加到1999年的1.84,随后减少到2015年的1.75;聚集度指数(contagion index)由1987年的52.82减少到1999年的52.02,随后增加到2015年的53.49;(3)湿地分布面积和香农多样性指数与第一、二、三产业值,以及年均温度呈负相关,与降水量呈正相关;斑块数量、聚集度指数均与第一、二、三产业值,以及年均温度呈正相关,与降水量呈负相关;(4)社会经济发展主要指标对湿地面积和景观多样性指数变化的解释度为63.50%,气候因子对其的解释度为36.50%。整体上,人为活动的干扰是导致该区域湿地不断萎缩、景观多样性改变的关键驱动力。减缓人为活动对湿地生态系统的过度影响,是当地保护湿地资源、维护湿地生态功能的关键。     

滇西北纳帕海湖滨带优势植物杉叶藻(Hippuris vulgaris L.)维管结构对模拟增温的响应

维管结构是植物的主要物质传输结构,对植物的光合积累、生长发育、适应变化、繁殖扩散等过程具有不可替代的作用。温度是影响维管结构的重要环境因子,但过去对温度如何影响植物维管结构的研究较少涉及湿地植物。本研究以对温度变化较为敏感的滇西北典型高原湿地——纳帕海流域为研究区域,采用开顶式生长室(OTCs)模拟大气增温系统,研究了其湖滨带优势植物杉叶藻(Hippuris vulgaris)维管结构对模拟增温的响应。结果表明,增温对地上茎维管结构的影响较大,而对地下茎维管结构的影响相对较小。大气增温显著增加了地上茎维管结构的导管和筛管数目、大小以及维管束大小,但对地上茎导管和筛管密度影响不大。与此相反,大气增温显著减小了地下茎导管和筛管大小,但这两个性状在两组增温处理间均无显著差异,其他地下茎维管结构性状对增温的响应不显著。年平均温度和日间平均温度是影响杉叶藻维管性状的主要因素,该两个温度变量与这些维管性状均呈正相关。研究表明,气候变暖显著影响滇西北高原湿地湖滨带优势植物维管结构的传输能力,且这种影响可能导致湿地生态系统植物生理功能的改变,进而促使植物适应增温环境。     

纳帕海湖滨带优势植物杉叶藻(Hippuris vulgaris)茎解剖结构对模拟增温的响应

温度是影响植物茎解剖结构的重要环境因子,但过去对温度如何影响植物茎解剖结构的研究较少涉及湿地植物。基于IPCC对未来大气增温的预测,本研究以滇西北典型高原湿地——纳帕海流域为研究区域,采用开顶式生长室(OTCs)模拟大气增温,研究了湖滨带优势植物杉叶藻(Hippuris vulgaris)茎解剖结构对大气增温的响应。结果显示,增温显著增加了地上茎的表皮细胞厚度及角质层厚度,且地上茎的薄壁细胞大小及表皮细胞大小也呈增大趋势,所有地上茎性状均表现出随温度升高逐步增大的趋势。同时,增温对地下茎角质层厚度也存在显著影响,所有地下茎性状均表现出随温度升高先减小后增大的趋势。在众多温度变量中,年平均温度和日间平均温度对杉叶藻地上茎解剖性状的影响最为显著,且上述两温度变量与地上茎解剖性状均为正相关;年最高温和年平均温度对杉叶藻地下茎解剖性状的影响最为显著,且上述两温度变量与地下茎解剖性状均为负相关。本研究结果表明,气候变暖显著影响杉叶藻的茎解剖结构,体现了杉叶藻对增温的有效适应,进而揭示了高原湿地植物形态结构对气候变暖的响应规律及其生理生态适应策略。     

石斛属植物叶片生物量与叶片养分含量间的关联进化

叶片生物量和元素含量是显著影响叶片生理功能的两类重要的叶片经济性状, 且二者紧密相关。然而过去的研究多数关注C、N和P三种元素含量, 而对其他元素含量关注较少。维管附生植物不能直接从土壤中吸收养分而经常遭受养分胁迫, 养分含量与生物量之间的协同关系在这类植物中表现得尤为突出。选择维管附生石斛属植物为研究对象, 应用系统发育独立对比分析, 检测了叶片生物量和元素含量的系统发育保守性以及这些性状间的关联进化。结果表明, 叶片干物质含量、比叶重、C含量、N含量、P含量以及C/N具有较强的系统发育信号, 并且叶片干物质含量和比叶重与这四个元素含量性状间存在较强的关联进化。另外, 经系统发育校准后, Ca含量和Mg含量间存在显著正相关; P含量与Si含量间存在显著正相关; Zn含量与N含量、N/P以及Mn含量间存在显著正相关, 而与C/N间存在显著负相关。结果为探讨维管附生植物叶片生物量和元素含量的主要影响因素, 以及从进化角度探讨二者在植物进化适应过程中的生态协同功能提供案例, 对进一步了解维管附生植物的功能适应性具有重要意义。     

滇西北高原典型湿地湖滨带优势植物种子繁殖对增温的响应

基于IPCC对未来大气增温的预测,采用开顶式生长室(OTC)增温技术,以不增温为对照,研究滇西北高原典型湿地纳帕海湖滨带优势植物水葱和黑三棱在大气增温2.0和3.5℃处理下种子的繁殖特征.结果表明:大气增温对植物结实率影响显著,但存在种间差异.其中,增温对水葱的结实率有促进作用;黑三棱结实率在增温2.0℃处理下显著下降,但在增温3.5℃处理下又恢复到对照水平.增温促进了2种植物穗的生长,在增温2.0、3.5℃处理下水葱的穗长分别增加82.9%、89.0%,小穗数分别增加133.3%、150.0%,每株穗生物量分别增加了10.1%、89.6%,每株穗生物量占总生物量的比例分别增加79.5%、409.3%;在增温2.0、3.5℃处理下,黑三棱穗长分别增加66.1%、95.2%,每株穗生物量占总生物量的比例分别增加878.8%、1052.6%.增温显著增加了水葱和黑三棱每穗种子产量,在增温2.0、3.5℃处理下,水葱每穗种子产量分别增加33.7%、58.3%,黑三棱每穗种子产量分别显著增加3.4%、69.5%.在增温2.0、3.5℃处理下水葱种子长分别增加5.4%、6.9%,种子长宽比分别增大9.1%、5.3%;而增温对黑三棱的种子形态无显著影响.最高温和最低温是影响2种植物种子繁殖的主要温度因子.温度增高引起的生长季提前、营养生长期延长以及有机物积累量增加,为植物繁殖扩散提供了充足的物质和能量积累,可能是2种植物在增温条件下繁殖能力提高的原因.