濒危物种保护、生境破碎化及其恢复

保护区是否真的能起保护作用？保护区究竟如何布局？这是自然保护区的建设一直争论不休的课题。就大熊猫保护而言，目前面临的最紧迫问题可能不是保护区数量多少的问题，而是这些多个保护区组成的保护区群的配置或格局是否合理。因此，本研究以岷山大熊猫保护区群为研究对象，分析现有大熊猫及栖息地及其保护现状，指出目前保护区存在的问题，并对岷山大熊猫自然保护区群合理布局提出建议性设计，以期为大熊猫保护及自然保护区建设的理论提供借鉴。 到目前，为了保护大熊猫，在岷山地区已经建立了1 7个自然保护区，这些保护区的建立对大熊猫的保护起到了非常重要的重要。但是，大熊猫栖息地仍然持续下降。就其原因有两方面，即岷山地区人为活动的干扰，如旅游业的盲目发展。但，同时大熊猫自然保护区本身的布局存在一定的不合理性。最后，从景观尺度上提出岷山大熊猫保护区群合理建设的布局，即在分析现有保护布局基础上，找到优先保护的敏感地带建立廊道，将所有保护区连成布局合理的保护区群。 大熊猫受威胁的关键因子并不是竹子，而是森林．竹子复合系统的破碎化或质量的退化，故保护大熊猫应从保护森林、恢复森林．竹子复合生态系统的质量入手。但是，具体实践中究竞采取什么模式来恢复退化的大熊猫栖息地？选取不同模式的科学依据是什么？如何评判不同恢复模式的成本和效益？这些方面的工作到目前缺少系统研究。本研究在分析了岷山地区自然、社会与经济条件的基础上，从荒山荒地造林、天然林保护与低效林地改造主要植被恢复措施着手，全面分析各类植被恢复措施所形成植被的生态效益（保持水土、涵养水源、保持肥力等）、经济收益（木材、果品和林副特产品）、社会效益（种植结构、劳动力再分配等），总结出植被恢复成本和效益的构成要素，计算主要植被恢复模式的成本和效益，为选择适宜的植被恢复措施、典型植被恢复模式和合理确定植被恢复技术提供科学依据，从而推动岷山植被快速健康地恢复，为大熊猫提供适宜的生存空间。 三峡大坝的建设使其固有水域的人为改造导致水位上升，使原本连续的山地生态系统被分割成大小不等的岛屿。水位变化导致的这种生境岛屿化为栖息地破碎化和岛屿生物地理学提供了十分难得的实证研究的机会。然而，同时，这种栖息地的片段化无疑对三峡库区生物多样性保护和生态系统的完整性造成威胁。到目前，为了监测库区建设对生态环境的影响，已经建立了22个定位观测站，但没有一个是生境破碎化方面的，为此建议尽快建立生境破碎化方面的定位研究站。三峡库区生物多样性丰富，但保护区面积仅仅占库区面积的6.9%，而同期我国已经建立了1 999个自然保护区，占国土面积的15%，因此，非常迫切建立更多的保护区（至少达到全国平均水平）。为了从宏观尺度上加强对库区的综合保护，建议从景观生态学的角度出发，将库区作为一个自然、社会和经济复合生态系绕对待。

An Extension of 2D Janbu’s Generalized Procedure of Slices for 3D Slope Stability Analysis II—Numerical Method and Applications

This paper provides a numerical approach on achieving the limit equilibrium method for 3D slope stability analysis proposed in the theoretical part of the previous paper. Some programming techniques are presented to ensure the maneuverability of the method. Three examples are introduced to illustrate the use of this method. The results are given in detail such as the local factor of safety and local potential sliding direction for a slope. As the method is an extension of 2D Janbu's generalized procedure of slices (GPS), the results obtained by GPS for the longitudinal sections of a slope are also given for comparison with the 3D results. A practical landslide in Yunyang, the Three Gorges, of China, is also analyzed by the present method. Moreover, the proposed method has the advantages and disadvantages of GPS. The problem frequently encountered in calculation process is still about the convergency, especially in analyzing the stability of a cutting corner. Some advice on discretization is given to ensure convergence when the present method is used. However, the problem about convergency still needs to be further explored based on the rigorous theoretical background.

Mechanism Analysis of Landslide of a Layered Slope Induced by Drawdown of Water Level

The frequent drawdown of water level of Yangtze River will greatly influence the stability of the widely existing slopes in the Three Gorges reservoir zone, especially those layered ones. Apart from the fluctuating speed of water level, the different geological materials will also play important roles in the failure of slopes. Thus, it must be first to study the mechanism of such a landslide caused by drawdown of water level.A new experimental setup is designed to study the performance of a layered slope under the drawdown of water level. The pattern of landslide of a layered slope induced by drawdown of water level has been explored by means of simulating experiments. The influence of fluctuating speed of water level on the stability of the layered slope is probed,especially the whole process of deformation and development of landslide of the slope versus time. The experimental results show that the slope is stable during the water level rising, and the sliding body occurs in the upper layer of the slope under a certain drawdown speed of water level. In the process of slope failure, some new small sliding body will develop on the main sliding body, and the result is that they speed up the disassembly of the whole slope.Based on the simulating experiment on landslide of a layered slope induced by drawdown of water level, the stress and displacement field of the slope are calculated.The seepage velocity, the pore water pressure, and the gradient of pore water head are also calculated for the whole process of drawdown of water level. The computing results are in good agreement with the experimental results. Accordingly, the mechanism of deformation and landslide of the layered slope induced by drawdown of water level is analyzed. It may provide basis for treating this kind of layered slopes in practical engineering.

三峡库区寨坝变形体的渗流变形有限元耦合分析

三峡库区寨坝民德小学变形体是山前坡积物、崩积物以及滑坡堆积物等的混杂体，中部存在孤立的块碎石含水层，地下水位较高。公路开挖引起了远场集中通道排水疏干和开挖面附近卸载，导致了不均匀变形破坏产生。本文给出了这种开挖卸载与排水疏干共同作用下，边坡饱和-非饱和渗流与变形耦合的有限元分析方法。研究表明，集中通道排水造成了坡体大范围的孔隙水压力下降，从而导致不均匀变形和地面开裂；其中通道排水诱发的不均匀变形将随着排水通道的封堵和地下水位的回升而停止，而纯粹的开挖卸载主要影响开挖面附近的土体变形。这一典型实例所揭示的机理模式，可以解释工程施工区通常出现的因开挖和开挖引起的排水所诱发的远近变形破坏现象的实质。

三峡升船机系统动态响应分析

根据三峡升船机最新设计报告,采用有限元软件ANSYS构建了升船机系统有限元模型,包括承船厢、提升钢索、滑轮组、平衡重、厢内水体、驱动机构和刹车机构;通过数值模拟,对升船机系统进行了模态分析及动态响应研究,内容包括升船机系统的流固耦合模态及其在各种工况(起动、刹车、事故)下的动态响应和影响因素分析,如弹簧刚度、误载水深、阻尼、承船厢的位置等.计算结果表明:对于升船机这样一个复杂系统,该文所建立的有限元模型及数值算法是合理的,其结果可为升船机系统整体设计提供必要的参考.

爆炸载荷下三峡三期纵向围堰响应的离散元分析

通过离散元方法的数值模拟，首先对清江高洲二期碾压混凝土围堰在爆炸载荷下的响应进行了分析，经与实验结果比较，得到了较合适的材料参数；然后根据这些材料参数并结合实验提供的部分数据，分析了三峡三期纵向围堰在爆炸载荷条件下的振动速度随离爆源距离衰减的变化规律，以及振动速度随时间的变化规律等。计算结果表明，三峡三期围堰爆破拆除时振动安全问题集中在纵向围堰拆除，研究爆破载荷作用下纵向围堰的振动响应是非常重要的。

三峡永久船闸高边坡开挖三维离散元数值模拟

采用面-面接触的三维离散元刚性块体模型，从实测节理面中取出其中的三组，按照其倾向、倾角和节理间距将三峡永久船闸未开挖的区域划分为10~5个离散单元，通过施加力边界条件，给出了与实测初始地应力场接近的数值模拟结果；然后，分4步模拟了永久船闸的开挖过程。计算结果表明：开挖过程会引起节理面出现张开趋势，个别岩体还会沿着节理面滑移。岩体位移的不对称现象较为自然地说明了由节理引起的岩体各向异性特征。

三峡库区水沙运动及环境灾害变化特点初步分析

三峡水库自2003年蓄水以来,积累了大量实际观测资料,为研究库区水沙运动特性及环境问题提供了有利条件.本文基于水库实际运用情况,对水库蓄水后的洪水波传播、悬移质泥沙运动、库区富营养化以及库岸滑坡灾害等的主要变化进行了初步分析,表明三峡水库蓄水运用后,这些方面发生了较大的改变,并呈现出新的特点,对三峡工程的长期运行有一定影响,其中反映的重要问题值得深入研究,并在今后的工程运用中应给予足够的重视.同时分析结果也为今后这些问题的研究提出了一些探讨性的方向和途径.

亚热带山地景观尺度植被-环境关系的空间格局分析-以三峡大老岭地区为例

本文主要通过大量的植物群落学调查和植被、环境状况的数量分析，分别从植物区系、森林群落及其主要木本物种、干扰和物种多样性五个方面分析了三峡大老岭地区山地植被景观的空间格局及其与环境因子的关系，结果表明： 1） 植物区系：科的分布区类型以热带性质为主;属一级温带性质明显，北温带、东亚和泛热带诸分布类型突出;区系上属于华中植物区系地区的东部。 2） 在垂直梯度上：种子植物属热带分布诸类的比例自海拔400至800米（～1100米）之间呈上升趋势，然后下降;温带分布的第8、9、10、11类随海拔而上升;地中海－中亚中心分布的第12、13类只见于比较干热的河谷地带;东亚分布和中国特有属在海拔900～1100m和1600～1800m段取得小的峰值;世界分布属的比例随海拔而上升，蕨类植物属则相反。 分别用种子植物属的分布型比列构成，和全部521个属的种类数量，对15个海拔段作聚类分析：前者首先反应了海拔1100～1200m处的划分，与植被干扰状况的垂直分布差异一致;后者强调了海拔900/1000m和1800/1900m 处的分异，可能反映了地带性常绿阔叶林基带／常绿落叶阔叶混交林带，和常绿落叶阔叶林带／落叶阔叶林带的分异。 3） 对本地区森林植被的数量分类结果表明：基本上可以分为中低海拔次生落叶 针阔混交林和中高海拔山地常绿落叶阔混交林两大群。第一群主要包括栓皮栎林－杉木林－马尾松林组（低海拔段）和短柄抱栎林－锥栗林组（中低海拔段）。第二群包括中低海拔沟谷常绿阔叶林组、中海拔段常绿落叶阔叶混交林组和高海拔段米心水青冈林－茅栗林组。 DCCA排序区分了11个群落类型或群落组。采用的7个地貌因子变量中效果显著的可归纳为三组：①海拔，主要反映热量和降水梯度;②坡度和坡位，可能主要反映土壤厚度及其水分和养分状况;③坡向及坡位，反映光照条件。其中植被格局的海拔梯度效应最显著。沿海拔梯度分段分析上述诸因子对植被格局差异影响的垂直分布，表明海拔因子的局部效应在海拔600－800m和1500－1700m段最显著;坡向的效应在海拔1600m以上最突出;坡面、坡位、坡形、坡度等因子的作用在海拔中部最大。对植被格局影响因子的贡献进行定量分离，表明地形对对大老岭森林格局具有强烈的控制作用。 4） 对大老岭森林植被275个主要的木本种类进行TWINSPAN分类，得到16个种组;DCCA排序结果将上述16组合并为8群，两方面都主要反映了沿海拔和坡位＋坡向的分化;海拔中部的局部地形差异导致物种组的分化比两端更细致和强烈。 根据物种生活型及其在植物群落中的地位，分6个种组进行排序和环境解释，表明：①尽管低海拔地段受到强烈人为干扰，常绿种类仍显示了数量和性质沿海拔梯度的变化;②珍稀物种在海拔梯度上形成两个相对集中的区段，大致对应于山地常绿落叶阔叶混交林带的上下边缘;③先锋树种在中低海拔的中上坡位富集;④在中、高海拔的中低坡位，落叶的乔木伴生种显示了极大的多样性;⑤为数不多的针叶树种在海拔和局部地形梯度上也有明确分异;⑥它们和落叶的栎（Quercus）、栗（Castanea）、水青冈（Fagus）、鹅耳枥（Carpinus）属物种在大老岭地区不同地形部位的植被中起着主要的建群作用。 具体统计海拔梯度上，常绿和落叶的乔、灌木4类物种分布的种数变化表明：海拔1100m以下人为活动干扰与木本物种多样性呈一致的负相关;海拔1100m以上常绿种减少与与落叶种的增加形成对照;1100～1700m之间是落叶乔木种最丰富的地段，海拔1700m以上四类物种数量急剧下降，与山顶脊附近生境多样性降低、植物群落类型趋同有关。另外，典型亚热带的棕榈和蕉只见于海拔1000m以下;针叶树种以海拔1150m左右为界分成两组。前述4类物种的分布边界在海拔850～1050m和海拔1650～1750m之间形成比较明显的峰值，基本对应着山地常绿落叶阔叶混交林带的上下边缘。 根据海拔分布范围，将样方中出现的558种木本植物按常绿乔／灌种和落叶乔／灌种分别分成5个热量生态类群。统计各自的面分比表明：a. 落叶灌木种的多样性分布重心在海拔梯度上的位置比落叶乔木种高，常绿种则相反，因此灌木和类的分布特征能更好的反映次生环境中的植被－气候关系;b. 在海拔850～1850m的木本物种形成巨大的多样性，仅出现于这一段的物种也很可观;亲缘物种的分化和替代突出，反映其对生物多样性发生和维持的意义重大;c. 亚热带中山地带对落叶种生物多样性的意义远大于常绿种。 5）统计全部群落样方内枯立木、倒伏木、断头木和伐桩四类受干扰木的大小、数量、物种以反映地形对干扰的影响：①枯立木以2～15cm径级个体为主，小径级的树种选择性不强，主要分布在山南坡口上坡位，海拔1800m以上尤多，在陡峭的坡地中部减少;其大径级个体的物种构成和分布格局反映了与生境干旱有关干扰的存在。②倒伏木主要分布在海拔1200～1800m之间坡面中部和顶脊两侧，发生频率与坡度成正比;坡地中部以中、小径级阳性树种为主，山坡顶脊两侧的倒伏木则多为大径级的群落优势种。③断头木主要分布在海拔1200～1700m，和海拔1900m以上。小径级的断头木分布格局接近于枯立木，较大径级的断头木则多与倒伏木的分布相关，断头木中少有典型的阳性树种，主要由林下荫耐种构成。④人为砍伐的伐桩主要为中大径级的植被建群种或优势种个体，在海拔1000m以下，1100-1200m和1600-1800m形成三个峰值，其分布主要与人口密度、生产方式、林木种类以及交通运输便捷程度有关，通常沟谷和山脊线上的伐桩密度较大。大老岭地区人为干扰主要反映在海拔1100m以下，自然干扰的格局在海拔1100m以上才得到反映。 6）在不同取样尺度上，对大老岭地区森林群落各层次α多样性和β多样性的空间格局分析表明：i. 乔木层α多样性在海拔1200-1800m之间取值较高，灌木、草本层α多样性的垂直梯度不显著，但在海拔1200-1800m之间的波动变化较为剧烈，南坡面有最丰富的灌木层多样性而西坡乔木层的物种最丰;从植被整体上，海拔1000m以下物种丰富度较低，1000-1700m之间变化剧烈，1700m以上丰富度水平较高。ii. 海拔1000-2000m之间94个样方中，乔、灌、草三层多种生物多样性指数变化影响因子的大小顺序是：坡位>海拔>坡向>坡面>坡度>坡形。乔、灌、草各层几种多样性指数在多维的地形因子梯度上形成各异的分布格局，反映了山地物种多样性格局控制因子的多样性和多尺度，及局部地形因子对景观尺度上生物多样性空间格局的强烈影响。iii.对海拔1050m和1670m处植被α多样性的变尺度分析表明：随取样尺度增大，低海拔乔木、灌木层α多样性增长速率比高海拔大;后者草本层的多样性增长比较快。海拔1050m处群落各层的α多样性在800m~2尺度上渐近稳定;海拔1670m处，400m~2尺度上各层α多样性指数已基本稳定。 南、北、西坡面β多样性沿海拔梯度大致减少，在海拔1600m以上更明显，在海拔梯度中部变化剧烈。反映不同坡面上群落间异质性水平是：西坡>北坡>南坡。 在对植被、环境上述各个方面的格局特征分析基础上，对三峡地区侵入岩山地类型建立了一个综合的植被景观格局模式。 文章最后就两个景观尺度植被－环境的综合性问题进行了讨论：1）气候、植物区系、植被和物种分布等对老岭以至于三峡地区和亚热带山地常绿落叶阔叶混交林带的位置、宽度的反映;和气候、地形、干扰等因子对这一生态过渡带格局和动态的影响;2）三峡地区生物多样性垂直分布的特征、维持和变化的现代机制，以及保护的重点和策略

濒危植物疏花水柏枝种群生物学和回归引种的研究

　本文对三峡库区濒危植物疏花水柏枝的种子形成与传播、种子萌发与幼苗定居、植株生长动态等种群生物学特性及其与环境的关系，特别是对水淹胁迫的生理学与生态学响应进行了研究，并以此为基础结合疏花水柏枝抢救工程的实施，对疏花水柏枝回归引种的相关生态学问题进行了探讨。 　　疏花水柏枝植株的生殖分配极高，每株所形成的花枝、花序和种子数量都比较多，其种子传播的方式有风传播和水传播，种子直接传播是疏花水柏枝种群进行扩增的主要途径，自然分布疏花水柏枝种群因此而常常成群分布。种子通过江水的二次传播是沿长江呈星状分布的疏花水柏枝各种群间进行基因交流的主要途径。限制疏花水柏枝种子萌发的环境因素主要是土壤含水量，这也是导致该物种在自然条件下仅分布于消落带的关键因素。疏花水柏枝一年生幼苗的成活率以及衡量植株生长状况的生物量、枝条数和根系长度都随着密度的增加而显著下降，表明密度对疏花水柏枝一年生幼苗的定居与生长有明显的制约作用。疏花水柏枝每年夏天都要经历长时间的水淹，在该时期无论是否被水淹，其幼苗地上部的生长都处于停滞（休眠），水淹后植株生物量都有一定程度的减少，但在各种水淹程度处理与对照之间除根深有显著差异外，幼苗的存活率、生物量、一级枝数、一级枝长度、根冠比的差异都不显著，表明水淹对幼苗的定居和生长没有显著影响，疏花水柏枝是通过快速的生物量丧失和快速恢复来适应水淹阶段的环境胁迫的。夏季适当的水淹不仅不会影响植株的生长，反而有利于该物种躲避这个阶段河滩上的高温天气，提高幼苗的成活率。 　　疏花水柏枝对水淹的生理生态适应机制较复杂。夏季水淹过后，植株进入生长恢复阶段，恢复初期植株的日均蒸腾强度与日均光合速率随着其在夏季被淹没时间的增加而增加，说明夏季水淹有利于植株尽快恢复生长。生长季节的水淹胁迫会使疏花水柏枝植株最初的光合作用和蒸腾作用的能力有所下降，但是长期水淹后，植株会形成适应，其光合与水分生理又会恢复到正常状态。疏花水柏枝植株也会在生理生化上对水淹胁迫作出响应。在夏天洪水季节无论是否被水淹，植株的可溶性糖总糖与蔗糖的都含量上升，根系活力、丙二醛（MDA）含量、过氧化物酶(POD)活性、多酚氧化酶(PPO)活性在各种水淹处理与对照之间以及淹水后与淹水前之间没有显著差异，从生理上表明疏花水柏枝的生长在夏季处于生长停滞（休眠）状态，其生理生化变化是植株对休眠的响应。夏天洪水季节结束后，各处理植株的多酚氧化酶活性、过氧化物酶活性、蔗糖与总糖含量在生长恢复阶段显著下降，丙二醛含量、根系活力则分别有所增加，表明植株在生理生化上也得到恢复，且植株在夏季是否受水淹胁迫对生长恢复阶段植株的生理生化变化没有显著影响。生长阶段的水淹胁迫会导致丙二醛含量、多酚氧化酶、过氧化物酶活性上升，其中前两者的变化显著，而根系活力、可溶性总糖含量则在水淹后表现为下降。但是经长期水淹后，各种生理生化指标会逐渐恢复到正常水平，表明该物种对水淹的适应能力较强，水淹并不会对植株形成长期的生理压力。 　　疏花水柏枝被回归引种于长江三峡的几个主要支流上，形成几个相对隔离的重建种群。种群遗传多样性、年龄结构、分布格局、繁殖与扩展等生物学特性是种群持续发展的基础，疏花水柏枝种群的重建中必须予以考虑。各移栽点应分别从不同的地点采集移栽材料，且以生长旺盛、繁殖力强、遗传性状稳定的3-10年植株为主。在疏花水柏枝种群恢复与重建中目前所面临的主要问题是如何增强被隔离的种群间的基因交流、促进种群的种子扩散与萌发、协调新建种群与当地物种的关系、营造有利于新建种群定居与生长的生态环境。

淹水对三峡库区几种植物的生理生态影响

自然界木本植物在某些情况下可能面对淹水带来的胁迫伤害，木本植物对淹水的生理生态响应及适应机制的研究，不仅可以从机理上解释河岸带和消落区树种分布的规律，对于大型水库消落区的治理也能起到理论依据的作用，因此，木本植物对淹水的生理生态响应及适应机制历来是植物生理生态研究领域的热点问题之一。 三峡水库蓄水造成库区部分陆地岛屿化，这将对岛屿优势植物带来深远影响。短柄枹栎(Quercus glandulifera)、栓皮栎(Quercus variabilis)、马尾松(Pinus massoniana)是这些岛屿上的三种优势树种。在岛屿形成初期，应用生理生态学手段，在7月和9月分别对其水势和叶绿素荧光进行了野外测定，从而为岛屿化对植物生理生态影响的研究和监测提供重要的本底数据。研究结果表明马尾松较其它两种植物更耐旱。水势和Fv/Fm在清晨高中午低，经过一个晚上可以基本恢复，因此就目前状况看岛上的三种优势植物均生长健康。但是库区蓄水后，在淹水胁迫下植物的生理生态过程将如何变化，还需要后期的连续观测。 枫杨（Pterocarya stenoptera）、池杉（Taxodium ascendens）和栓皮栎（Quercus variabilis）是三峡库区河岸带和库塘消落区常见的植物，对于河岸带和库塘消落区的水土保持和水源涵养具有十分重要的作用。通过设计模拟淹水实验，研究了这三种植物对淹水的生理生态响应及适应机制。淹水对枫杨和栓皮栎生理生态过程的早期影响是快速降低了二者的最大净光合速率、气孔导度、最大光化学量子效率（Fv/Fm）。但经过最初的下降后，枫杨的最大净光合速率、气孔导度和最大光化学量子效率逐渐恢复，而栓皮栎的则持续下降。在试验过程中，枫杨和池杉均产生了有利于吸收氧气的不定根和肥大的皮孔，而栓皮栎没有产生不定根。随淹水时间的增加枫杨的叶绿素含量与对照没有显著差异;而栓皮栎的叶绿素含量在第33天后大幅降低，Chla/Chlb的比值下降。淹水后第10天和70天测定的清晨水势，受淹栓皮栎比对照高，而受淹枫杨比对照低。淹水导致池杉和栓皮栎的根/茎/叶膜质过氧化状态均呈现动态变化。淹水处理的栓皮栎根的MDA含量低于对照而池杉的高于对照，比如：淹水24天后，栓皮栎根的丙二醛含量是对照的73％;而池杉是对照的111.5％。淹水处理第10天和第24天两个种的叶和茎MDA含量均高于对照但第50天则略低于对照。淹水导致池杉和栓皮栎两个种的根/茎/叶可溶性糖含量呈现动态变化。持续淹水导致栓皮栎叶片可溶性糖含量相比于对照先略下降后上升，茎可溶性糖含量显著上升而根可溶性含量先下降后上升。而池杉根/茎/叶可溶性糖含量对照和处理之间差异不显著。淹水导致栓皮栎的比叶重（Leaf dry mass per area）持续升高，池杉的与对照没有显著差异。淹水导致栓皮栎的根系活力持续下降，池杉则开始时下降后又升高，这可能与池杉在淹水过程中产生了有利于吸收氧气的不定根，而栓皮栎没有产生不定根有关。 以上生理生态的实验结果说明相对枫杨和池杉，栓皮栎应属于对淹水较敏感的树种。并得到以下一些结论：1）间接支持了“长期淹水导致不耐淹种（如栓皮栎）库量减小，进而导致光合速率下降的负反馈效应”假说;2）淹水对不耐淹种光合速率下降的影响至少包括气孔开度降低、光化学量子效率降低和库尺寸下降导致的光合速率下调的负反馈效应（长期）三个生理生态原因;3）淹水对水势的影响与树种相关;4）淹水并未导致不耐淹种（如栓皮栎）根膜质过氧化状态上升，而是导致其下降。导致其下降的主要原因是根系缺氧造成的;5）淹水胁迫初期耐淹种（如枫杨和池杉）和不耐淹种（栓皮栎）均出现部分生理生态过程的下调，持续时间大概在1－10天内。随后耐淹种生理过程逐渐恢复而不耐淹种在略为恢复1－2天后逐渐下降到较低水平。耐淹种恢复的关键原因可能是不定根和肥大的皮孔的出现。 令人意外的是70天的淹水过程并没有导致栓皮栎的死亡，这说明该树种对淹水具有一定的忍耐能力。因此，栓皮栎分布于河岸带和消落区较高海拔处并很少受到季节性淹水影响的生理生态原因可能还包括其他方面。淹水后可能要面对土壤透气性恢复带来的生理干旱胁迫可能对栓皮栎的生理过程造成影响。因此进一步研究淹水后恢复过程中三个种的生理生态过程对于深刻理解河岸带和消落区树种分布的生理生态原因无疑具有十分重要的理论意义。

三峡库区岸边植物水分利用研究

随着三峡大坝建设，在2003年6月三峡库区蓄水到135 m水位，之后人为调节使其在137-139 m范围内波动变化。从2003年7月开始，我们对库区植物的水分关系及其对三峡水位上升的可能反应进行了系统研究。 在库区中残存的次生松栎混交林，我们从江边沿海拔梯度设置了3块样地：Riparian，Mid-hill和Top-hill样地，垂直高度相差约20 m。从2003年7月到2004年7月，我们比较了岸边样地内与高处两样地内植物的木质部水分稳定同位素D和18O值，植物清晨和中午水势，叶片碳稳定同位素值13C，以及2004年7月测定的气体交换。岸边 植物木质部水分同位素值显著高于江水的同位素值，而与高处两样地内植物木质部水分同位素相近。岸边植物与高 处植物具有相近的清晨水势和中午水势，也表明对岸边植物来说，江水并不是它们重要的水分来源。同样，岸边植 物叶片 13C值与高处同种植物的值也不存在显著差异。我们研究的3种植物清晨水势都与土壤含水量正相关，尤 其浅层土壤更为显著。研究结果表明岸边植物几乎没有利用江水，而同高处两样地内植物一样，都是以利用渗入到土壤中的降雨为主。 松栎混交林中，马尾松与槲栎相比，净光合速率和气孔导度，叶片含N量，以及清晨水势低于槲栎，而中午水势，叶片13C值高于槲栎。两种树木叶片13C值与含N量都成正相关关系。槲栎叶片13C值与清晨水势成负相关，而马尾松针叶13C值与清晨水势相关性并不显著。 在岸边的松栎混交幼林与成年林相比，幼树的清晨水势略高于对应的成年树，叶片13C值低于成年树;幼树的光合速率和气孔导度略高于成年树，而瞬时水分利用效率低于成年树，但差异均不显著。马尾松幼苗为实生苗，与成年树相比，更偏向于利用浅层土壤水;而槲栎幼树多为从原来被砍伐的树上萌生的，木质部水分同位素与成年树相近。 从2004年5月到10月，我们又对大坝下游江段岸边植物（马尾松，枫杨和柑桔）的水分关系进行了研究。木质部水分同位素比率表明，岸边植物木质部水分同位素比率与高处植物具相近的值，且显著高于江水同位素值。研究表明岸岸边和高处植物以降雨或靠降雨补充的浅层地下水为主要水分来源，即便岸边植物也几乎不利用江水。岸边植物与高处植物具有相近的清晨水势和中午水势，光合速率和气孔导度，以及叶片C值等，也进一步说明岸边植物与高处植物具有相近的水分生理特征。 叶片13C可以指示植物的一些生理过程，我们对松栎混交林中不同生活型植物的13C值进行了分析，乔木层叶片 13C值比较高，其中常绿针叶的值又高于落叶阔叶树木的值;林下灌木，非禾本科草本，及藤本植物的13C值都明显低于乔木层。 三峡大坝改变河水对植物生理生态过程的影响是一个长期的过程，库区水位上涨是否影响到岸边植物的生理过程及生长等，需要进一步作长期、定位和连续的观测研究。

三峡大坝的修建对库区动物的影响

世界上最大的大坝—三峡大坝―于2003年6月正式建成并蓄水，三峡水库的水位由蓄水前的84m上升至蓄水后的139m。三峡大坝的修建与蓄水，已经显著地改变了三峡库区陆地生态系统和水域生态系统的生态环境。三峡大坝的修建将如何影响生活在这一区域（包括陆地和水域）的野生动植物资源，是个亟待解决的问题。 对于陆地生态系统，三峡大坝的修建，使三峡库区的生态环境进一步破碎化（Fragmentation）和岛屿化（Island）。为了了解三峡大坝的修建对三峡库区野生动物所产生的影响，我们选择适应性强且对环境变化敏感的啮齿动物为研究对象，在三峡库区选取两个岛屿（洛碛岛和皇华岛）及其对岸为研究点，在野外调查了啮齿动物的群落组成、种群密度与分布，并用胃容物分析和稳定性同位素分析方法研究了两个研究点优势种啮齿动物的食物来源与组成。结果表明，两个研究点间啮齿动物群落组成有很大差异，这主要是由于啮齿动物分布的地域性差异引起的。在同一个研究点，岛屿上的啮齿动物群落组成与对岸的没有差异，但在岛屿上的啮齿动物种群密度却明显高于其对岸的，这说明随着库区水位的大幅度提升，岛屿的面积急剧减小，使原本栖息在水边的啮齿动物不得不向岛屿的中上部迁移，致使岛屿上的啮齿动物的种群密度迅速增加。啮齿动物的食物来源有四种：C3非豆科植物，C3豆科植物，C4植物及水生生物。不同种啮齿动物的食物种类组成也不同，四川短尾鼩（Anourosorex squamipes）的食物中有水生生物的组成成分，但其它啮齿动物食物中不含水生生物。不同食物来源在啮齿动物的整体食物中所占比例也不同，并呈明显的季节性变化，这种变化与田间的农作物种类密切相关。动物组织的稳定性同位素组成不仅可以示踪动物的食物来源，也反映了动物的生存状况。我们的结果显示：对岸啮齿动物的稳定性同位素组成相对集中，并且不同种啮齿动物间没有重叠。这一方面说明对岸啮齿动物的食物来源相对丰富，啮齿动物可以选择各自喜食食物，在此环境下的啮齿动物种间竞争相对较弱，至少是种间食物竞争较弱。岛屿上啮齿动物的稳定性同位素值分布范围远大于在对岸的，并且种间稳定性同位素组成有明显的重叠部分。稳定性同位素组成的重叠意味着有相似的食物来源，也即栖息生境相似。这说明岛上的啮齿动物种间存在较剧烈的食物竞争关系。在资源限制情况下，多种啮齿动物不得不利用共同的食物来源。换句话说，岛屿化过程将加剧岛屿上啮齿动物的种间竞争。 洛碛岛上的四川短尾鼩因为可以利用水生食物来源，这使得它在岛屿化过程中处于有利地位。随着岛屿化进程的加剧，四川短尾鼩在岛屿上的优势将更加明显。而皇华岛屿上的褐家鼠的食物来源单一，会因岛屿面积的进一步减小，食物来源更加缺乏，它们将不得不改其食物组成或面临消失。而白腹巨鼠的栖息环境靠近江边，将因水位的上升进一步上移，它们的栖息环境与普通田鼠的发生重叠，使得白腹巨鼠与普通田鼠发生栖息地的竞争与食物竞争，并面临更多的人为因素干扰。 对于水域生态系统，长江是我国最大的河流，也是我国淡水鱼类最丰富的区域。三峡大坝的修建已经显著改变了三峡库区的水文特征。为了了解三峡大坝的修建是否会改变三峡库区的有机物组成，并进而影响到三峡库区水生生物的食物来源和组成，我们选择了三个水文特征不同的研究点（洛碛江段、皇华城江段和茅坪江段）调查了三峡库区的常见鱼种类组成，并用稳定性同位素方法研究了三峡库区洪水前后的有机物组成变化与鱼类的食物网模型，用稳定性同位素划分了鱼类食物网结构及鱼类体长与其肌肉δ15N值间的关系。结果表明，三峡大坝的修建，已经显著改变了皇华城和茅坪江段的水文特征，同时也“干扰”了生活在这一区域的鱼类。适应于流水环境的鱼类在库区回水处和大坝附近几乎消失，而喜欢静态环境的其它鱼类却得到极大的发展，例如鲢鱼（H. molitrix）和草鱼（ C. idellus）。 洪水前后，三峡库区的有机物组成成分有明显改变。洪水前，水中有机物主要以河流自身生产力产生的有机物为主（浮游植物、藻类等）;洪水后，水中有机物主要以外来有机物为主（陆地植物、土壤有机物和从上游带来的有机物）。对于三个食物网模型：河流连续体模型（RCC）、脉冲模型（FPC）和河流生产力模型（RPM），河流生产力模型能更好的解释三峡库区的水生生物的食物来源，即三峡库区的水生生物的食物主要来源于河流自身生产力产生的有机物。但外来有机物作为水生生物的一种辅助食物来源，在洪水期间起到不可忽视的作用。 在本研究中，鱼类体长与其δ15N值间的关系与选取鱼的种类有关，比如南方大口鲇（Silurus asotus）的体长与其肌肉的δ15N值呈明显负相关关系（R2≈0.5），而鱖鱼（Siniperca）、铜鱼（Coreius guichenoti）和草鱼（Ctenopharyngodon idellus）的体长与其肌肉的δ15N值却呈正相关关系。 三峡库区常见鱼类主要以杂食性和广普性鱼类为主，食物网结构十分复杂。通过胃容物分析和稳定性同位素分析，三峡库区水生生物营养级间的判别值约为3.1‰。依据鱼类肌肉的δ15N值，三峡库区的常见鱼类可以划分为四个营养级：草食性鱼类（herbivorous fish）、初级杂食性鱼类（1ºomnivorous fish）、次级杂食性鱼类（2ºomnivorous fish）和食鱼性鱼类（piscivorous fish）。营养级间没有明确的分界限，鱼类的营养级从2到4.8，是连续分布的营养级结构，从而更真实的反映了自然界中动物的捕食关系和在食物网中的位置。 自然丰度变化的稳定性同位素(Stable isotope)作为一种天然的示踪物，在动物生态学上已经得到广泛应用。动物的稳定性同位素可以清楚的示踪动物的食物来源、食物组成、栖息地情况和生存状况等多种信息，结合传统的胃容物分析，或其它的粪便分析、储藏物分析等，稳定性同位素技术在动物生态学研究方面必将得到更广泛的应用。

点源污染对三峡库区陆生植物群落的影响

三峡库区一些污染严重的工业企业是当地主要的点源污染源，对周围植物群落产生了巨大危害，而植物是生态系统赖以存在的基础，它的生长发育直接影响到生态系统的结构及其正常功能的实现。本研究按照与点源污染源的距离为梯度，通过在三峡库区兴山县白沙河磷化工厂周围布设了32个植物群落固定样地，并以点源污染无法影响到的植物群落为对照，进行样地的野外群落学调查;在每个样地取不同种植物叶片100克左右和样地0~20cm土壤500克，以石灰滤纸法同步进行大气氟化物的取样。样品带回室内应用氟离子选择电极法，测定大气氟化物含量、植物叶片氟的累积量和土壤水溶性氟的含量。同时在野外调查时使用PAM2100叶绿素荧光仪测定植物最大光化学效率即Fv/Fm的值。通过野外调查试验和相关的室内分析，研究了（1）：点源污染对三峡库区陆生植物群落组成和物种多样性的影响;（2）：点源污染中的主要污染物对植物及土壤环境的影响;（3）：不同物种叶片最大光化学效率Fv/Fm对污染胁迫响应的差异。结果如下： 点源污染对植物群落物种丰富度以及Pielou均匀度指数均有不同程度的影响，对于群落结构相对简单的马尾松林和柏木林的不利影响更为显著。相对于污染区来说，对照区中物种重要值的集中程度有所下降。许多物种的重要值在污染区与对照区有明显的变化。马尾松（Pinus massoniana）、檵木（Loropetalum chinense ）、铁仔（Myrsine africana）、卷柏（Selaginella tamariscina ）等对照区重要值较污染区为高，黄檀（Dalbergia hupeana ）、菱叶海桐（Pittosporum truncatum）、君迁子（Diospyros lotus）等污染区的重要值较对照区为高。群落中有些物种比如柏木（Cupressus funebris）的天然更新也受到污染的影响。 污染区土壤pH值大多低于对照区，但是与离污染源距离的相关性不强。污染区有些物种比如马尾松、柏木等叶片中的全氟含量与大气中氟化物的含量和土壤水溶性氟含量明显正相关。但是另外有些物种氟的累积量受点源污染的影响不显著，比如菱叶海桐、翅柃（Eurya alata）等在污染严重的样地内生存状况仍然很好。 在距离点源污染近的样地内，大多数物种的最大光化学效率Fv/Fm的值显著下降。栓皮栎（Quercus variabilis）、马尾松和柏木等的Fv/Fm值与距污染源的距离呈明显的正相关，都是随着离污染源越来越近而逐渐降低。根据污染区相对对照区Fv/Fm值下降幅度的不同，把植物划分为三种类型：对污染敏感型如柏木、铁仔、檵木等，中等敏感型如油桐（Vernicia fordii）、香叶树（Lindera communis）和不敏感型如山胡椒（Lindera glauca）和 蝴蝶花（Iris japonica）等。

三峡水库蓄水对消落带土壤理化性状的影响

三峡水利枢纽工程的调度运行导致水库水位的涨落，从而在三峡水库周边水陆交错带形成周期性淹没与出露于水面的一段特殊区域，被称为三峡水库消落带。三峡水库消落带生态系统的健康是库岸稳定和水库安全运行的重要保障。土壤养分是三峡库区消落带土壤生态系统的重要组成部分。三峡水库蓄水以来，土壤理化性状发生改变，水土流失日益加剧。土壤是植物的基础，因此，对三峡水库消落带土壤性状的研究对消落带植被恢复有一定的指导意义，也为研究水库消落带水土流失提供依据，为研究水库消落带土壤污染与水体污染提供基础。 本文首先通过对重庆忠县石宝寨水库消落带不同水位、不同时期的表层土壤分析，研究了消落带不同水位土壤容重、酸碱度、有机质、全氮、全磷、全钾、硝态氮、氨态氮、速效磷、速效钾的含量变化。实验结果表明：（1）消落带土壤淹水前各测定指标在不同海拔高程之间的差异均不显著（P>0.05）；（2）三峡水库淹水后消落带土壤由微碱性变为碱性，养分平均含量普遍下降，土壤养分缺乏，淹水易造成养分流失；（3）不同淹水强度下，土壤pH 值、有机质、全氮、全磷、氨态氮、速效钾平均含量差异显著（P＜0.001），经过淹水土壤有机质、全氮、速效钾含量进一步降低；（4）不同淹水时期，土壤全钾、硝态氮、氨态氮平均含量差异显著（P＜0.001），速效氮含量随季节变化较大，与土壤水分有密切关系；（5）干湿交替更容易造成氮、磷解吸释放入水体，从而增加富营养化的风险。 其次，通过对石宝寨消落带5 个时间段6个水位的表层土壤分析，研究了消落带不同时期、不同淹水强度土壤酸碱度及Cu、Zn、Pb、Cr 的含量变化。结果表明（1）淹水土壤pH 显著高于未淹水土壤，长期淹水土壤重金属含量显著高于短期淹水土壤与未淹水土壤，146m 土壤重金属含量最高；（2）经过淹水土壤，pH 先升高后下降，铜含量、锌含量都下降，铬含量先上升后下降，铅含量随着土壤暴露先稍微上升，后又下降，但在08 年9 月达到最大值；（3）各土壤重金属之间均存在显著相关关系，表明三峡消落带土壤存在重金属复合污染隐患；（ 4 ） 以三峡水库土壤背景值为评价标准， 消落带土壤污染程度具有Cu>Pb>Zn>Cr 的特征，其中，铜污染相对最为严重，消落带土壤随着淹水强度的加大与淹水时间的延长，污染程度加重，消落带综合污染指数达到1.24，属于轻度污染级。