滇西北高原湿地湖滨带优势植物地下芽库对模拟大气增温的响应

The impacts of climate change on plateau wetland ecosystem have recently attracted worldwide attention. Belowground bud banks play fundamental roles in maintaining vegetation of plateau wetlands. Climate change will pose great impacts on the structure and function of plateau wetland ecosystems by altering belowground bud banks of plants, however, the impacts of climate change on belowground bud banks are still understudied. Aiming at understanding the response of plateau wetlands to climate change, and proving basic theory for national conservation strategy for plateau wetlands, we will carry out study at wetlands on northwestern Yunnan Plateau which are fragile ecosystems and extremely sensitive to climate change, set two different atmospheric warming scenarios by using methods of in-situ open-top chambers (OTCs) and space-for-time substitutions (i.e. reducing elevations from high to low), and select four dominant lakeside plants to detect their convergence and divergence responses of (1) composition, density and diversity, (2) biomass and biomass allocation, (3) carbon and nitrogen nutrient storage and transfer of belowground bud banks to atmospheric warming, as well as their adaptions. By this study, we will further analyze the responsive and adoptative mechanism of clonal reproduction strategies of plants to future climate warming, and explore the roles of key climatic factors driven by targeting mean atmospheric warming in altering the clonal reproduction at plateau wetlands. Moreover, this study is also intended to provide a theoretical basis for understanding the dynamic of wetland vegetation, and thus to predict their distributions under future climate change.

地下芽库是维系高原湿地植被结构和功能的基础，对气候变化极为敏感。气候变化可通过对植物地下芽库的作用，进而影响到高原湿地生态系统的结构和功能，但目前尚缺乏类似研究。针对国家对高原湿地保护战略的理论需求，紧扣温度升高这一气候变化的主要特征，选择对气候变化极为敏感的滇西北高原湿地，以4种湖滨带优势植物地下芽库为研究的切入点，综合利用原位实验增温(OTCs)和空间替代时间(space-for-time substitutions)的增温方法，研究大气温度升高对4种湿地植物地下芽库的类型组成及多样性，生物量及分配，碳、氮养分储藏及迁移的影响，掌握不同湿地植物地下芽库对大气增温的趋同与趋异响应规律。在此基础上，探讨高原湿地植物克隆繁殖策略对未来气候变暖的响应和适应机制，以及影响高原湿地植物克隆繁殖策略的关键气候因子。研究拟为气候变化背景下，科学地掌握湿地植被动态规律、开展湿地植被分布预测提供理基础。

气候变化对高原湿地的影响备受关注。地下芽库影响着湿地植被动态及演替，对维系高原湿地生态特征和功能发挥着基础性作用。气候变化对高原湿地植物地下芽库有何影响及如何影响的研究尚缺乏。本研究针对高原湿地保护理论的需求，紧扣温度升高这一气候变化的主要特征，利用（1）原位增温实验（OTCs）模拟未来2种大气增温模式〔目标增温分别为（2.0 ± 0.5）℃和（3.5 ± 0.5）℃〕，（2）云南立体气候〔高程差产生的气候差异，即分别在纳帕海（平均高程：3260 m）、拉市海（平均高程：2440 m）、泸沽湖（平均高程：2700 m）、滇池（平均高程：1873 m）等湿地建立研究样地〕，以其湖滨带优势植物地下芽库为研究切入点，研究大气增温和区域气候对高原湿地湖滨带植物地下芽库（1）密度、类型组成及形态，（2）生物量及其生物量分配，（3）碳（C）、氮（N）、磷（P）含量及其化学计量，以及其养分储藏的影响。同时，分析（1）OTCs增温目标下不同气候因子，（2）高程差异下气候、土壤、水环境因子与植物地下芽库相关参数的相互关系，拟掌握气候变化对高原湿地植物地下芽库的影响机制。结果表明：（1）4种供试植物地下芽库的密度及形态，生物量及分配，C、N、P及化学计量，以及养分储藏等参数对OTCs增温存在趋同或趋异响应，随物种、增温年限、增温幅度的不同而存在差异。（2）高程差异下，分布在不同区域的3种共有湿地植物地下芽的密度，生物量，C、N、P及化学计量存在一定差异，不同物种对高程差所导致区域气候差异的响应不同。（3）OTCs目标增温处理下，各温度因子（年平均温、最高温、最低温、日温差等）对植物地下芽库各参数变量的解释度不同，其中日温差成为解释地下芽库相关参数关键因子。（4）相对于土壤、水环境等因子，区域气候对高原湿地植物地下芽库相关参数的解释度较小。研究形成了高原湿地湖滨带植物地下芽库对增温响应的数据集，查明了湖滨带优势植物地下芽库对未来气候变暖的趋同或趋异响应规律。