第1章引言
1.1植被研究
澜沧江流域复杂的地形地貌、多样的气候类型孕育了复杂多样的植被类型，是世界著名的生物多样性最丰富的区域之一，并受到全世界生物学家的极大关注。在国内外学者的共同努力下，该流域植物研究取得了巨大的成就，但由于高原气候恶劣、交通不便、野外试验可操作性差，现有流域植被研究主要集中于中下游尤其是下游西双版纳地区植被研究，而“三江并流”以上的中上游地区植被研究不仅数量较少，而且研究深度相对较浅。在此重点介绍中上游草地、中下游森林和下游人工植被研究。
1.1.1中上游草地生态系统研究
由于高原气候和高山峡谷阻隔，严格意义上澜沧江中上游草地生态系统研究较缺乏，其中Schweinfurth（1992）对青藏高原植被分布进行了较为深入的研究。吴宁和刘照光（1998）初步探明青藏高原东部亚高山森林草甸植被地理格局的成因。包维楷等（2001）采用样方调查方法对澜沧江中游德钦县的亚高山、高山草地群落类型、特征及放牧强度对群落物种多样性进行了深入研究，发现长期的高强度放牧虽然增加了群落类型多样性，但减少了群落内物种多样性。此后魏文超等（2004）采用常规调查方法对澜沧江上游珍稀草本桃儿七（Sinopodophyllum hexandrum）、星叶草（Circaeaster agrestis）和角盘兰（Herminium monorchis）及选取的几种对照草本植物进行生态位的计测和分析。此外，还有何友均等（2004）的三江源自然保护区澜沧江上游种子植物区系研究，王娟等（2008a）的纵向岭谷区澜沧江流域景观生态安全时空分异特征研究，王孙高等（2008）的澜沧江（西藏段）流域种子植物区系研究，吴玉虎（2009）的澜沧江源区种子植物区系研究，以及本课题的地形对澜沧江源区高寒草甸植物丰富度及其分布格局的影响研究（张昌顺等，2012）。由于澜沧江位于青藏高原东南部，而青藏高原对全球气候变化较敏感，在全球变化研究的带动下，众多学者对涵盖澜沧江在内的青藏高原高寒草地对气候的响应进行了大量有价值的研究（温璐等，2011；Gao et al.，2010，2009a，2009b；于海英和许建初，2009；Zhang et al.，2007）。虽然至今对澜沧江中上游草地生态系统开展了不少研究，但仍缺乏澜沧江流域草地物种分布、生态位及其与气候、地形地貌相互关系的深入研究，尤其缺乏基础植被分布格局的系统研究。
1.1.2中下游森林生态系统研究
澜沧江中游森林植被研究主要是关于森林生物量、生产力、蓄积量及其生长环境、分布调查与研究。最早的植被调查始于20世纪60～80年代的中国科学院与其他科研机构在川西滇北地区的综合科考察，使人们开始对澜沧江流域主要森林优势种及其分布、生长状况有了初步的认识（中国科学院西部地区南水北调综合考察队和林业土壤研究所，1966）。接下来就是关于中游地区主要优势植被的深入研究，如吴兆录等对滇西北黄背栎林、油麦吊云杉林、高山松林的生产力和生物量进行了较为深入的研究（吴兆录和党承林，1994a， 1994b， 1994c， 1994d； 吴兆录等，1994）。党承林等对中游云南松林和长苞冷杉（Abies georgei）生物量及生产力进行了研究（党承林和谷中福，1994；党承林和吴兆录，1991a， 1991b）。欧晓昆和张云春（1992）以及苏文华等（1992）分别对长穗高山栎灌丛进行了研究。此外，苏文苹等（2007a，2007b） 对云南铁杉林群落及其植物区系进行了研究。当然，也有关于澜沧江中游及其周边区域植物多样性研究（Chang-Le et al.，2007； Chaplin，2005； Yang et al.，2004a； Xu and Wilkes，2004）。同时，还有澜沧江中下游自然保护区有关植物区系、分布的研究，如《白马雪山国家级自然保护区》、《梅里雪山植被研究》、《中国云南澜沧江自然保护区科学考察研究》等。
澜沧江下游为中国保存较好的热带雨林热带季雨林地区，因该区域生物多样性极其丰富、人为干扰强度剧烈而引起广大学者的极为关注。正因此，下游植被研究不仅历史悠久，成果也最为丰富。下游西双版纳植被研究最早可追溯到20世纪30年代，王启无、吴中伦、蔡希陶、吴征镒等对澜沧江下游进行科学考察，并采集植物标本。此后，50年代中期，有中国科学院、云南大学生物系等多家单位组成的云南生物资源综合考察队对西双版纳地区植被区系进行综合考察，之后，云南大学生物系和中国科学院昆明动物研究所分别在小勐龙、大勐龙和勐仑建立工作站，对森林生态系统进行定位观测。云南省于1958年批准在西双版纳建立4个自然保护区后，云南大学生物系对这4个自然保护区植被进行调查，并将成果“云南自然保护区植被专号”发表于《云南大学学报（自然科学版）》1960年第一期。1981年云南省政府对自然保护区进行调整后，由云南省林业厅组织，对西双版纳自然保护区地理环境、植物动物等13个专题进行综合科学考察。尤其是在中国科学院西双版纳植物园前身中国科学院云南热带植物研究所成立以后，西双版纳植被研究进入了一个全面发展阶段。《西双版纳植物名录》（中国科学院云南热带植物研究所，1984）、《西双版纳热带野生花卉》（许再富和陶国达，1988）、《西双版纳自然保护区综合考察报告集》（徐永椿，1987）、《西双版纳国家级自然保护区》（王战强和熊云翔，2006）等书相继出版，还制作完成了西双版纳自然保护区1∶10万森林分布图和1∶5万林相图 （王战强和熊云翔，2006），极大地推动了澜沧江下游植被研究，并在植被分布（Li et al.，2012； Sawada，2007； Zhu et al.，2007； Zhu，2004）、群落生理生态（Lin et al.，2013，2012）、森林生态系统结构与功能（Yan et al.，2013； Lv et al.，2010；Shi and Zhu，2009；Cao and Zhang，1997）、植物资源开发与利用（Yi et al.，2014； Wu et al.，2001）、植物保护（刘强等，2011； Huijun et al.，2002； Hongmao et al.，2002； Xu and Liu，1994）等方面均取得了丰硕的科技成果。
1.1.3下游人工植被生态系统研究
澜沧江流域人工植被较多，主要有橡胶林、云南松林（Pinus yunnanensis）、思茅松林（P. kesiya）、桉树林等人工林。但近年来以下游西双版纳地区橡胶林发展最快，面积最大。在此以下游橡胶林为例对人工植被研究进行介绍。研究表明，西双版纳地区从20世纪50年代开始种植橡胶林，至1998年橡胶林面积已达136 186hm2（Guo et al.，2002），而据第八次全国森林资源清查，仅西双版纳景洪县、勐腊县和勐海县就有橡胶林约41万hm2，该区域橡胶林发展非常迅速，致使西双版纳地区的原始森林大量面积减少，从1952年的105万hm2减至1994年的30万hm2 （张墨谦等，2007）。
在森林生态系统经营中，为追求经济效益，常常以结构简单的纯林代替结构复杂的天然次生林。由相生相克原理可知，由多种树种组成的天然次生林在很大程度上提高了系统微环境的异质性，进而有助于系统的稳定与健康发展，而纯林则更易引发地力衰退、病虫害严重等生态环境问题。研究表明，热带雨林转化成橡胶林后，其森林土壤性质、水文效应、林内小气候和生物多样性保育等均发生显著变化。Yang等（2004b）通过对比试验研究发现，与热带雨林土壤相比，虽然橡胶林在0～60 cm土层土壤有机物浓度和土壤总氮量减少量相对较少，但0～20 cm 表层土壤有机物浓度和土壤总氮量浓度及储量均显著下降，其中土壤有机物浓度下降了23%～33%，且种植时间越长，下降幅度越大，而土壤总氮量减少了20.4%。李明锐等（2005）研究发现，热带雨林转化成橡胶林后，受过严重干扰的季节雨林在恢复多年后土壤中养分的转化速率与原生林接近，而林地被转化为农业或经济林用地后氮储量和氮矿化速率均显著降低。橡胶林种植会显著降低林地土壤养分，对此，Yang等（2005）也得到类似结论，发现橡胶林0～20cm土壤的可利用磷含量和总含磷量显著降低。
森林水文效应是森林生态学研究的重要内容之一，也是森林和水相互作用及其功能的综合体现。森林对大气降水的再分配是其水文效应中的重要一环，即通过对大气降水的再分配影响到森林的水量平衡，进而对森林生态系统和流域的水分循环产生深远影响。对比研究发现，热带季节雨林林冠能较好地截持丰水期的雨水，其林冠截留量、树干径流量和穿透雨量分别占林外降水的 41.43%、5.06%和53.51%；而橡胶林则分别为24.68%、6.53%和68.79%（张一平等，2003），说明热带雨林林冠较橡胶林更能有效地截留降水，减少降水对林地土壤的溅击和地表径流对林地的冲刷，进而增强森林的蓄水能力和保土能力。除降雨外，热带地区雾同样具有十分重要的生态意义，它可减弱降温强度、削减蒸发量，进而弥补降雨量的不足、减缓干旱。此外，雾水中的养分还是雨林养分的主要来源之一，约可提供全年养分输入（雨水+雾水）的8%～30%。刘文杰等（2003）研究发现，热带季节雨林全年林冠截留的雾水远高于人工橡胶林，平均达（89.4±13.5）mm，为全年降水量（雨水+雾水）的4.9%±1.7%，是人工橡胶林林冠截留雾水量的5倍。除此以外，由于橡胶林耗水量大，致使橡胶林给周围生态系统造成缺水压力。西双版纳已有村寨因种植大面积橡胶林而出现了饮用水供应不足现象（张墨谦等，2007）。
由于将热带雨林转化成橡胶林会影响林分微环境，进而影响群落生物多样性。西双版纳热带雨林群落高度在40 m左右，植被垂直结构明显，可分为乔木上层、乔木中层、乔木下层、灌木层、草本和藤本植物6层；而橡胶林群落垂直结构简单，植物种类尤其乔木种类单一。由于森林植物是异养生物的食物基础，并为它们提供栖息、隐蔽和繁衍所需的最优良场所，所以热带雨林转化为橡胶林后，群落结构遭到破坏常导致异养生物种类和数量的锐减，甚至濒临灭绝。现有研究表明，热带雨林转化成橡胶林后，蜜蜂（杨龙龙和吴燕如，1998）、蝗虫（黄春梅和杨龙龙，1998）、蚂蟥（杨效东等，2001）、蝶类（杨大荣，1998）、蜘蛛（郑国等，2009）等生物群落结构和多样性均较热带雨林差异显著，而植物多样性不仅显著低于热带雨林（鲍雅静等，2008），还显著低于旱谷地农业生态系统（付永能等，2000）。正因此，已有学者对如何减少或消除雨林转化成橡胶林所带来的生态环境负效应展开研究（张墨谦等，2007）。本课题也将在后面的人工植被中对下游的橡胶林及中上游云南松、思茅松等人工林发展进行较为深入的探讨。
综上可知，虽然澜沧江流域植被研究成果辉煌，但主要集中于下游地区森林生态系统结构与功能、植物资源开发与利用等研究，对中上游地区植被研究依然缺乏，现有的研究主要集中于中上游地区主要优势种森林和草地生物量、生产力及群落结构研究，缺乏典型地段如源区和热带北缘与北亚热带过渡带植被群落结构与功能研究，尤其缺乏基于空间技术的流域生态系统格局及其驱动力研究。基于此，本研究采用传统样方调查技术和遥感技术相结合，深入研究江源区森林、灌丛和草地及热带-亚热带过渡带森林生态系统的结构与功能，探明区域生态系统分布格局及其变化规律，揭示流域生态系统叶面积指数（LAI）、生物量、净初级生产力（NPP）等重要生态参数的格局与变化趋势，以及主要生态系统服务功能空间分布规律，以期为区域资源开发、产业发展和生态环境保护提供科学的数据支持。
1.2考察的目的、意义、任务与目标
1.2.1考察目的与意义
澜沧江流域生态系统本底与生态系统功能综合科学考察的目的与意义如下。
1）探明流域主要生态系统类型及其分布规律，揭示流域生态系统分布与海拔、坡度、坡向等因子的关系，获取流域主要生态系统分布数据；
2）探明流域归一化植被指数（NDVI）、LAI、NPP、净生态系统生产力（NEP）等重要生态参数的
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