滇西北高原典型湿地湖滨带4种优势植物功能性状对增温的响应

The impacts of climate warming on wetland ecosystem have become the focus over the world. Understanding the response regularity of wetland plants to climate warming is the foundation and key to reveal the effects and mechanisms of climate warming on wetland ecosystems. This project selects a typical plateau wetland (Napahai) in Northwestern Yunnan as our study area, and conducts a warming control experiment on four lakeside dominant plants (Scirpus validus, Polygonum hydropiper, Zizania latifolia and Sparganium stoloniferum) of this region by using “Open-top chambers” with setting the temperature gradients (increasing 1.5±0.5 ºC and 3.5±0.5 ºC based on air temperature) based on the forecasted warming scenarios from IPCC. We focus on revealing response regularities of morphology, structure, physiology of the stem and leaf to elevated temperature, and detecting correlated responses of different traits and different organs to climate warming. We aim to illuminate the influence paths and active mechanisms of climate warming on plateau wetland plants, and to provide sound theories for tackling climate change and conserving plants in plateau wetlands.

气候变暖对湿地生态系统的影响是国内外关注的热点。掌握湿地植物对气候变暖的响应规律，是揭示气候变化对湿地生态系统影响及其作用机制的基础和关键。本课题选择滇西北高原典型湿地纳帕海为研究地点，以其湖滨带优势植物水葱（Scirpus validus）、水蓼(Polygonum hydropiper)、菰（Zizania latifolia）和黑三棱（Sparganium stoloniferum）为研究对象，基于IPCC对未来气候变暖趋势的预测进行原位增温，利用开顶式生长室（OTC）设置大气增温1.5±0.5ºC和3.5±0.5ºC两个梯度，开展4种植物对大气增温的功能性状响应研究，揭示湿地植物茎和叶在形态结构及生理性状方面对大气增温的响应规律，掌握植物不同性状和不同器官对大气增温的协调响应关联，进而阐明气候变暖对高原湿地植物的影响途径及作用机制，为应对气候变化、加强高原湿地植物保护提供理论依据。

掌握湿地植物对气候变暖的响应规律，是揭示气候变化对湿地生态系统影响及其作用机制的基础和关键。本课题以滇西北湖滨带优势植物水葱（Scirpus validus）、水蓼(Polygonum hydropiper)、菰（Zizania latifolia）、黑三棱（Sparganium stoloniferum）、杉叶藻（Hippuris vulgaris）和刘氏荸荠（Heleocharis liouana）为研究对象。首先基于IPCC对未来气候变暖趋势的预测，在纳帕海进行原位增温控制，利用开顶式生长室（OTC）设置大气增温1.5±0.5ºC和3.5±0.5ºC两个梯度，开展植物对大气增温的功能性状响应研究；另外以碧塔海、纳帕海、泸沽湖和拉市海为研究地点进行了沿海拔梯度的野外原位实验。研究结果发现增温显著降低了滇西北湖滨带植物的光合碳同化能力和生物量积累，并改变了其对应的形态结构参数，不利于植物的碳积累和有效生长。年平均温度和最高温度是影响滇西北湖滨带植物功能性状的主要温度因素。生物量、光合参数、N含量、通气孔大小、表皮厚度及表皮细胞大小以及维管束结构密度和大小都是影响滇西北湖滨带优势植物适应温度变化的重要性状参数。滇西北湖滨带湿地植物的功能性状间存在功能关联，以协助植物适应温度变化，但是这些权衡和协同关系具有湿地植物的特殊性。本研究阐明了气候变暖对高原湿地植物的影响途径及作用机制，能够为应对气候变化、加强高原湿地植物保护提供理论依据。