横断山区高原湿地植物多样性及对气候变化和生境干旱化的响应

The plateau wetlands in the Hengduan Mountains usually distribute at elevations above 4000 m, and they are also one type of special-habitats and sensitive to change of climate and environment. Due to the double effects of global warming and grazing disturbance, the area of plateau wetland is decreasing, and it is tending to dry. This program will select the typical wetlands in the Hengduan Mountains, setting sample plots along humid and elevational gradients, to analyze the variation of plant communities and species diversity in the process of wetland degeneration, and the response to global warming and grazing disturbance. Advantage species of the plant communities will be selected to analyze the variation of stomatic density and shape along these gradients, and the stress of aridification and CO2 thichness on plants, and the variation of the most appropriate space. Root drilling method and internal growth bag method both will be used to analyze the dynamic variation of the roots and stems in the soil, including the biomass underground, life and annual turnover rate of small roots, annual growth and mortality, and so on. For advantage plants, their character of clonal propagation, and their expanding ability in space will be analyzed, and analyze the variation of some indexes along a humid gradient, such as length of rhizomes and internodes, length and number of roots. The roots and stems in the soil are one of the most important components of plant community in plateau wetland, and the stability of ecosystems in plateau wetland will be analyzed, combining the characters of clonal propagation.

横断山区高原湿地一般分布于海拔4000 m以上，是对气候和环境变化十分敏感的特殊生境类型。在全球变暖和放牧干扰的双重影响下，高原湿地面积正在萎缩，并逐步干旱化。本研究将在横断山区选择典型高原湿地作为研究地点，沿水分和海拔梯度设置样方，分析湿地退化过程中植物群落及物种多样性的变化，以及湿地植物对全球变暖和放牧干扰的响应。分析优势种叶表皮气孔密度和形态特征沿水分和海拔梯度的变化，生境干旱化和CO2浓度变化对植物生长的胁迫作用，分析高原湿地植物适宜分布区的空间变化。以根钻法和内生长袋法分析土壤根茎系统在生境干旱化过程中的生长动态，包括地下生物量、细根寿命与年周转率、年均生长量与死亡量等指标。分析优势种的克隆繁殖对策和根茎系统的空间扩展能力，分析根状茎与节间长度、根系长度与数量等指标与水分梯度之间的关系。土壤根茎系统是高原湿地植物群落的重要组成部分，结合克隆繁殖特征探讨高原湿地生态系统的稳定性。

横断山区高原湿地分布海拔高，在全球变暖和放牧干扰的影响下，面积正在萎缩。在湿地生境干旱化过程中，湿地植物群落及物种多样性如何变化，生境如何分异，湿地植物有哪些形态解剖特征适应干旱化生境？围绕这些科学问题，主要开展了5个方面的研究。（1）高原湿地植物群落及物种多样性，选择11块典型湿地，设置198个样方，分析植物群落类型和物种多样性。其中，在藏东南东达山沿海拔梯度设置9个样地90个样方，分析植物多样性沿海拔梯度的分布格局，结果表明湿润与干旱生境植物多样性的海拔分布格局不同，偶见种多样性高，直接影响物种多样性的海拔分布格局。（2）生境类型的空间分异，凸起草丘和平缓草地是高寒草甸退化过程中常见的两种生境类型，其土壤理化性质、物种丰富度、植物群落盖度存在显著差异，在生境干旱化过程中首先引起土壤物理性质的改变，然后是化学性质的改变。（3）植物叶片和根系解剖结构对生境干旱化的响应。分析了高寒草甸8种常见植物叶片气孔特征沿土壤水分梯度的变化，根据植物气孔特征对土壤水分梯度的响应，可划分为沼生型、湿生型、旱生型和广布型植物，不同类型植物气孔特征对土壤水分梯度的响应不同。分析了3种嵩草属植物叶片解剖结构特征，均具有典型的旱生植物特点，线叶嵩草和高山嵩草有较厚的角质层，而大花嵩草通过较小的表皮细胞和形成泡状细胞响应干旱化生境。分析了2种嵩草属植物根系导管特征，在生境干旱化过程中，矮生嵩草增强水分输导安全性，而大花嵩草增加水分输导效率。（4）分析积水、湿润和干旱3种类型生境土壤根茎系统生长动态变化，湿润生境中多年生根所占比例显著高于一年生根，一年生根在形态和分布上都表现出更强的适应性和可塑性。（5）分析青藏苔草形态、克隆构件和生物量沿土壤水分梯度的变化，其根、茎、叶形态特征之间具有很强的协同变化关系，缩短叶长，增加茎基直径和叶片数量，以减少植株地上部分对水分的消耗。发挥克隆植物的优势，增加分蘖芽数量与根状茎长度以增强对空间的占据能力。项目从多尺度分析了横断山区高原湿地植物多样性及生境适应，为高原湿地保护与生态恢复提供了理论支持。