从植物种群间联结性探讨生态种组与功能群划分——以尖峰岭热带低地雨林乔木层数据为例

以海南岛尖峰岭国家级自然保护区低地雨林(青皮林)不同海拔的23个样方调查数据为例,研究32个主要乔木层物种的种间联结性,探讨物种的生态种组和功能群的划分。结果表明:主要种群间具有总体上的正联结性,但在496个种对中,具有较明显正联结性的种对数约占总种对数的10%,绝大多数种对表现为弱联结性或无联结性,说明所调查的热带森林主要种群具有相对独立分布的特性。通过物种间联结系数和聚类分析方法,将32个主要物种划分为4个生态种组和10个功能群,并提出各功能群物种的辨识特征。

海南铜铁岭热带低地雨林群落特征研究

根据样方调查的结果,分析了海南岛铜铁岭热带低地雨林群落的种类组成、区系成分、外貌特征和年龄结构.结果表明,在2600m2样方中,有维管束植物88科186属258种;优势科为番荔枝科、大戟科、茜草科、樟科、芸香科、桃金娘科等.区系地理成分可分为10种类型,热带分布的属占绝对优势,达94.89%.群落的生活型以高位芽为主,群落外貌主要由革质、单叶和中型叶为主的常绿阔叶林高位芽植物决定.群落成层现象明显,可分为乔木层、灌木层、草本层,乔木层可再划分为2～3个亚层.种群频度分布规律为A>B>C>D>E 按Raunkiaer将频度指数划分 ,属于A级的种类占优势,为总种数的70.54%,大部分种类具有10个以下个体.乔木径级分布呈金字塔形,小径级占优势.

海南霸王岭棕榈植物对热带低地雨林树木更新的影响

调查海南霸王岭热带低地雨林群落学特征,研究林下棕榈植物对树木幼苗更新的影响。结果表明:在1hm2热带低地雨林样地中,共记录到5种棕榈植物1288株,其中大白藤的个体数占棕榈个体总数的82.7%;不同棕榈物种的平均个体冠幅面积存在差异,大叶蒲葵显著大于其他4个物种;小样方棕榈植物多度在群落中呈显著的正态分布;小样方中棕榈多度与胸径<10cm树木个体数量存在显著负相关,大树数量与棕榈数量无显著的相关性;小样方中大幼苗、幼树和小树物种丰富度随棕榈多度增加而减小,而小幼苗和大树的物种丰富度与棕榈多度无相关性;棕榈个体覆盖降低了更新幼苗的密度,仅有18%的幼苗(包括小幼苗和大幼苗)分布于棕榈树冠之下;在棕榈覆盖下小幼苗的个体比例低于大幼苗;53%的幼苗物种能够在棕榈覆盖下更新,97%的幼苗物种能够在无棕榈覆盖下更新;短寿命先锋种幼苗主要分布于无棕榈覆盖生境中,11.6%的长寿命先锋种分布于棕榈覆盖下的生境中,而19.8%的后期种能够在棕榈覆盖的生境中更新。

海南铜铁岭热带低地雨林植物区系研究

海南铜铁岭热带低地雨林的物种种类十分丰富,在2 600 m2的样地中有维管束植物88科、186属、258种.植物分布区类型组成,主产热带、亚热带的科占79.55%,热带分布属占旧世界分布属的95.08%;热带分布种占种总数的98.84%.热带分布的科、属中,以泛热带分布的科、属最多,分别占科、属总数的62.50%,28.49%.种的分布中以热带亚洲分布及其变型和中国特有成分占的比例最高,分别为55.43%和33.72%;分布至温带的科、属、种分别占科、属、种总数的19.32%,4.92%,1.16%.结果显示了铜铁岭低地雨林的热带北缘的性质.

模拟干旱和磷添加对热带低地雨林叶凋落物分解的影响

凋落物是植物在其生长发育过程中新陈代谢的产物,是土壤有机质输入的重要途径,凋落物分解是生态系统养分循环的关键过程之一。在全球气候变化背景下,热带地区干旱事件发生的频率和强度均在增加,同时,普遍认为热带地区受磷(P)限制,所以探讨干旱胁迫和土壤磷可用性对热带地区叶凋落物分解的影响及两者是否存在交互效应十分必要,有助于了解干旱对该区叶凋落物分解的影响机制以及是否受土壤磷调控。依据植物多度、碳固持类型、叶质地,以海南三亚甘什岭热带低地雨林的4个树种叶凋落物(铁凌Hopea exalata、白茶树Koilodepas bainanense、黑叶谷木Memecylon nigrescens、山油柑Acronychia pedunculata)为实验材料,依托2019年在该区建成的热带低地雨林模拟穿透雨减少、磷(P)添加双因素交互控制实验平台,包括干旱(D-50%穿透雨)、P添加(P+50Kg P hm^(-2)a^(-1))、模拟干旱×P添加(DP-50%穿透雨×+50Kg P hm^(-2)a^(-1))、对照(CK)4个处理,且4种处理随机分布于3个区组,即设置了3个重复。使用常规的凋落物分解袋法探究实验处理对4个树种叶凋落物的分解系数、碳(C)、氮(N)元素动态变化的影响。结果表明:不同树种的叶凋落物因基质质量不同分解存在差异。模拟干旱处理对叶凋落物C、N损失产生抑制作用,但是对不同树种叶凋落物的抑制作用不同,原因是干旱处理通过抑制土壤分解者活动、减弱凋落物的物理破碎作用,间接抑制凋落物分解,并且由于高质量(含N量高)凋落物受微生物分解者影响较大,所以该凋落物分解受干旱抑制程度较大;P添加处理对叶凋落物C损失存在促进作用、N损失存在抑制作用,原因是土壤中P含量的升高,提高了微生物分解高C物质的能力,以及当土壤中P含量较高时,间接抑制微生物通过分解凋落物获取养分或者促进微生物优先完成自身生长代谢需要而不是合成分解凋落物所需要的酶,导致叶凋落物N损失下降;模拟干旱与P添加处理存在显著交互效应,P添加处理缓解或反转了干旱胁迫对叶凋落物分解的抑制作用。以上结果表明,不同基质质量的凋落物分解存在差异,对干旱胁迫的响应不同;在叶凋落物分解过程中,P添加促进C损失、抑制N损失;此外,在热带低地雨林,土壤中P可用性变化可调节干旱对凋落物分解的影响。

海南甘什岭热带低地雨林不同演替阶段根系的生物量特征

热带地区植物根系生物量的研究对预测气候变化条件下土壤碳库的变化和热带雨林次生演替地下生态学过程的认识具有重要意义。在海南三亚市甘什岭自然保护区内,选取4个植被恢复阶段(草本群落、灌木群落、40年次生林和60年次生林),利用平均标准木机械布点法采集0~100 cm根系样品,研究根系生物量、不同根系径级组成结构以及地下垂直分布规律。研究结果表明:(1)甘什岭热带低地雨林不同演替阶段根系生物总量在5.23~28.98 t·hm^(-2),植被恢复演替(正向)显著地增加了根系生物量,其中草本至灌木阶段不显著;(2)木本植物群落根系生物量以粗根(>2 mm)为主,最高占其总生物量的89.76%,草本则以细根(≤2 mm)为主,占其总生物量的53.53%以上;随着甘什岭植被的恢复,粗根占根系生物量的比例逐渐增加,细根占根系生物量的比例逐渐减小。(3)甘什岭热带低地雨林近80%的根系生物量集中分布在0~20 cm土层中,随着土壤剖面深度的增加,根系生物量大幅度减少,草本群落生物量在土壤剖面中的垂直变化规律呈指数回归,其余各恢复演替阶段呈幂函数回归。(4)根系生物量模型中,树高、D2H(胸径的平方与树高的乘积)与根系生物量拟合最好,在实践应用中,可根据林木的树高和D2H估测甘什岭地区植被根系生物量。本研究结果为进一步研究甘什岭热带低地雨林植物群落地下碳素分配及土壤碳库变化奠定基础,还可为估算我国热带低地雨林地区植被根系生物量和生产力提供参考。

海南岛甘什岭热带低地雨林棕榈藤空间点格局分析

以海南岛甘什岭热带低地雨林白藤(Calamus tetradactylus)、大白藤(C.faberii)、华南省藤(C.rhabdocladus)、黄藤(Daemonorops margaritae)和小钩叶藤(Plectocomia microstachys)5种棕榈藤种群为研究对象,采用点格局分析方法对棕榈藤种内和种间空间分布格局及相互关系进行分析。结果表明:(1)海南岛甘什岭热带低地雨林棕榈藤种群的空间格局与空间尺度有着密切的关系,在小尺度上,5种棕榈藤种群都更倾向于聚集分布,随着尺度的增长,各棕榈藤种群主要趋向于随机分布,形成不同的空间分布格局。(2)各藤种间的空间关联情况在整体尺度上表现出明显负关联的是白藤和黄藤、白藤和大白藤,这可能是因为它们对生存空间及养分的需求相同或相似,存在明显的竞争关系。(3)华南省藤和大白藤在整体尺度上表现出明显正关联,这可能是由于它们在生长过程中相互庇护,用于抵御动物捕食和热带雨林内多变的外部环境。(4)黄藤和小钩叶藤以及白藤和小钩叶藤呈现出明显不相关,这说明它们对环境和生存空间的依赖没有冲突性,能做到和平共存。

海南岛甘什岭热带低地雨林植物组成与地理成分

为揭示海南岛甘什岭热带低地雨林区域植物群落特征、性质和规律,以期为进一步分析生物多样性保育与恢复策略及生态服务功能评估等提供科学依据,在海南岛南部甘什岭自然保护区选择典型低地雨林建立1 hm^2固定样地,进行立地因子和植被调查,并研究其物种组成与地理成分。结果表明:维管植物隶属于65科150属213种,种子植物63科148属211种,分别占海南岛和全国种子植物总科、属、种的32.66%、19.29%,13.56%、4.69%和7.65%、0.78%~0.81%;优势科明显,单种科36个,寡种科24个,共占总科数的92.31%;属内种的变化范围为1~6,单种属最多,占总数的76.00%;科和属的分布区类型均以泛热带分布为主,热带性质占绝对优势,这不同于尖峰岭山地雨林热带-亚热带过度性明显的特点;根据种-面积曲线研究表明,甘什岭热带低地雨林最小取样面积为范围在3 600~6 400 m^2之间,其上限高于海南岛霸王岭热带山地雨林的4 000 m^2最小面积;相较于山地雨林,其植物种类较丰富,地理成分更复杂。

海南岛热带低地雨林攀援竹叶片光合特性季节动态

为探究攀援竹的光合生理特性及其在热带雨林中的生存适应机制,该研究应用LI-6400便携式光合作用测定系统,分别于2、4、7和11月测定了海南岛甘什岭热带低地雨林的无耳藤竹(攀援能力较强)和响子竹(攀援能力较差)光响应曲线和CO2响应曲线。结果显示:(1)无耳藤竹各月份的最大光合速率、光饱和点、光补偿点、暗呼吸效率和气孔导度总体大于响子竹,表观量子效率和胞间CO2浓度总体小于响子竹。(2)两个竹种的最大光合速率、光饱和点、光补偿点、暗呼吸效率、气孔导度、胞间CO2浓度和蒸腾速率均在7月份较高,表观量子效率和水分利用效率则均在2月份较高。(3)无耳藤竹各月份的羧化效率、饱和最大净光合速率和光呼吸速率均高于响子竹,两竹种4月份的CO2饱和点和CO2补偿点最高,但羧化效率和饱和最大光合速率较低。研究表明,无耳藤竹为阳性植物,其光合能力优于响子竹,对CO2浓度变化的适应能力更强,而响子竹以其耐荫的特性在热带雨林中与其他物种共存;两攀援竹种的光合能力均表现为雨季大于旱季,它们在雨季主要通过提高光饱和点、气孔导度、胞间CO2浓度来提高其净光合速率,在旱季主要通过降低蒸腾速率和提高水分利用效率来维持光合作用;两种攀援竹光合特性季节变化是环境和竹种自身生理特性共同作用的结果,不同的光合生理特性决定了其在热带雨林中不同的生存策略。

海南岛热带低地雨林霸王岭林区蝴蝶种类调查

笔者通过2017年1月~2019年12月共3年对霸王岭700 m以下的低地雨林蝴蝶资源进行调查,共调查到蝴蝶115种,隶属于10科73属,其中凤蝶科19种,粉蝶科23种,斑蝶科9种,环蝶科4种,眼蝶科17种,蛱蝶科20种,珍蝶科1种,蚬蝶科2种,灰蝶科15种,弄蝶科5种。

海南岛热带低地雨林吊罗山林区蝴蝶结构研究

2017年1月~2019年12月对吊罗山700m以下的低地雨林蝴蝶资源进行调查,共调查到蝴蝶428种,隶属于11科182属,其中凤蝶科31种、粉蝶科28种、斑蝶科18种、环蝶科11种、眼蝶科50种、峡蝶科89种、珍蝶科2种、喙蝶科3种、蚬蝶科12种、灰蝶科98种、弄蝶科86种。据调查发现,全年中冬季12月~翌年12月各科蝴蝶的个体数均最低,夏季6~8月灰蝶科和粉蝶科的数量达到巅峰。

海南岛热带低地雨林群落水平植物功能性状与环境因子相关性随演替阶段的变化

以功能性状为基础的方法可以用来探讨植物群落中功能性状如何响应环境并揭示植物生态策略的潜在驱动力,但有关功能性状与环境因子之间的关系随植物群落演替变化的研究仍然匮乏。作者以海南岛热带低地雨林刀耕火种弃耕后处于不同演替阶段的次生林(包括弃耕后恢复15年、30年及60年的次生林)和老龄林为对象,通过群落学调查和对木本植物的功能性状及样地环境因子的测定,分析了群落水平植物功能性状与环境因子关系随演替阶段的变化规律。结果表明,随着演替的进行,林冠开阔度、土壤养分、比叶面积、叶片氮含量、叶片磷含量和叶片总有机碳含量逐渐降低,叶片干物质含量、木材密度、潜在最大高度逐渐升高,而土壤水分和叶片钾含量变化不大。多元逐步回归分析表明,影响群落水平植物功能性状的主要环境因子随演替阶段而发生显著的变化,在15年、30年和60年的次生林及老龄林中,对群落水平植物功能性状影响最大的环境因子依次为土壤有机质和pH值、林冠开阔度和土壤总磷含量、土壤总钾和有效磷含量,以及土壤有机质含量和磷含量。同一功能性状在不同演替阶段受到不同环境因子的控制,同时各功能性状又能够对不同演替阶段所处的特殊环境产生一定的适应性。

海南岛霸王岭热带低地雨林树木的空间格局

树木空间格局及其形成过程是物种共存及生物多样性维持机制研究的一个重要方面。该文以海南岛两个1hm2的典型热带低地雨林老龄林森林动态样地为基础,通过4个点格局模型(均质Poisson过程、异质Poisson过程、均质Thomas过程和异质Thomas过程)模拟扩散限制和生境异质性作用对树木空间分布格局的影响,并分析不同空间尺度下(<2m,2-5m,5-10m,10-15m,15-20m和20-25m)不同作用的相对重要性。结果表明:热带低地雨林的所有树木总体上呈现聚集分布的空间格局,随着尺度的增大,聚集强度逐渐减小。树种在模拟空间分布格局最优模型中的比例由高到低分别是:均质Thomas过程,均质Poisson过程、异质Thomas过程和异质Poisson过程。扩散限制作用是形成热带低地雨林树木空间分布格局最重要的生态过程,其次是完全随机作用以及生境异质性和扩散限制的联合作用,而生境异质性的作用最小。不同空间尺度上模拟各树种空间分布格局的最优模型比例差异显著,扩散限制作用能够在多数空间尺度上模拟多个树种的空间分布格局,其次为随机作用;生境异质性和扩散限制的联合作用主要在小尺度(0-5m)影响树种分布,而生境异质性在较大尺度(15-25m)上影响树种的空间分布格局。

海南岛霸王岭热带低地雨林植被恢复动态

热带次生林具有重要的物种保育和固碳功能,然而高强度的干扰会导致次生林早期出现类似季雨林的阶段,因而群落恢复速度和方向是当前热带生态学研究中最为关注的议题之一。该文以海南岛在刀耕火种弃耕地形成的不同演替阶段的次生林为研究对象,比较森林不同恢复时间(12年、25年、55年)群落中的不同年龄(幼树、小树、成年树)个体与低地雨林老龄林的物种组成、多样性和群落结构差异,探讨刀耕火种弃耕地恢复过程中的群落组配过程。首先,在海南岛霸王岭林区内建立7个1hm2(100m×100m)的样地,并调查样地内所有胸径≥1cm的木本植物个体(不包括木质藤本)的种类、胸径大小和树高。无度量多维标定法(NMS)排序结果表明,刀耕火种弃耕地恢复群落与老龄林的物种组成存在明显差异,并且其物种组成差异随着径级增加而逐渐减小。刀耕火种弃耕地群落物种累积速度缓慢,25年和55年恢复群落的种面积、种个体和种多度曲线无差异,存在一个明显的停滞阶段。与物种组成相比,群落结构恢复相对较迅速,但仍没有形成老龄林阶段中的复杂结构。萌生个体在早期恢复群落中占有较高比例,其个体密度和胸高断面积分别占总数的39.9%和55.9%,但在恢复中后期迅速降低。刀耕火种弃耕地恢复群落中以先锋种和非先锋喜光种为主。虽然耐阴种随演替而逐渐增加,但恢复中后期群落中的耐阴种重要值仅为老龄林的27.7%。这些结果表明,虽然刀耕火种弃耕地恢复群落缓慢地逐渐接近最终恢复目标,但仍然存在很大的不确定性。刀耕火种弃耕地恢复过程中的异速恢复和停滞阶段需要纳入今后群落演替模型构建和森林固碳效益核算中。

模拟干旱和磷添加对热带低地雨林氮矿化过程的影响

土壤氮矿化作为氮转化的主要过程决定土壤供氮能力。热带森林生态系统往往受磷限制,氮矿化过程对干旱的响应是否受磷限制的调控值得探讨。该研究以海南三亚甘什岭自然保护区热带低地雨林为研究对象,利用2019年建立的林内穿透雨减少(50%)及磷添加双因素交互实验平台,通过野外树脂芯原位培养法研究模拟干旱及磷添加对土壤无机氮(包括铵态氮和硝态氮)含量和氮矿化过程的影响。结果表明:1)减雨处理显著降低了5和15 cm深度土壤的水分含量,而对土壤温度没有显著影响。2)减雨处理和减雨与磷添加共同处理无论在旱季还是湿季对0–10cm土壤无机氮含量均没有产生显著影响,但磷添加处理在旱季显著降低了土壤硝态氮含量,表明磷添加处理对氮有效性的影响主要体现在旱季,而非湿季。3)干旱处理在旱季和湿季均显著降低了土壤净氨化速率和净氮矿化速率,而磷添加处理和减雨与磷添加共同处理无论在旱季还是湿季对净氨化速率、净硝化速率和净氮矿化速率均没有产生显著影响,结果表明了干旱能够显著降低土壤净氮矿化速率。4)土壤水分含量与土壤净氨化速率和净氮矿化速率呈显著正相关关系,同时减雨处理显著影响了土壤净氨化速率与铵态氮含量的关系,并且在铵态氮含量相等的情况,随着干旱的影响净氨化速率下降得更快。这表明土壤水分含量变化是影响该研究样地土壤氮矿化的主要因素。上述研究结果说明,降水变化对热带低地雨林中土壤氮矿化有重要影响,短期磷添加没有显著影响,减雨与磷添加对土壤氮矿化过程并没有交互效应。

尖峰岭自然保护区扩大区域植物多样性研究

尖峰岭自然保护区2002年由省级上升为国家级自然保护区,面积由原来的7,762hm2增加至20,170hm2。为建立一个比较完善的国家级自然保护区管理体系,海南大学于2003年10月通过路线调查与标准样方相结合的方法对保护区扩大区域展开了植被资源调查工作。本次调查共记录到43种尖峰岭地区新记录种,其中黄毛马兜铃(Aristolochia fulvicoma)、海南地不容(Stephania hainanensis)、卵叶石笔木(Tutcheria ovalifolia)、蜜茱萸(Melicope patulinervia)和南烛(Lyonia ovalifolia)等5种为海南特有种。在本次调查的9,600m2天然林标准样方中共记录到高1.5m以上的立木3,466株398种,隶属于69科161属。在扩大区域内共有国家级珍稀濒危和保护植物41种,其中国家I级保护植物4种,新记录到的尖峰岭地区国家级濒危植物2种,即毛茶(Antirhea chinensis)和琼棕(Chuniophoenix hainanensis),并基本确定了这些植物的垂直分布状况。扩大区域热带低地雨林、热带山地雨林、热带山顶矮林3种群落类型的物种多样性指数均较高,且Simpson指数(D)及Shannon-Wiener指数(H')均是热带山地雨林>热带低地雨林>热带山顶矮林;均匀度则是热带山地雨林>热带山顶矮林>热带低地雨林。表明经过多年封山育林及实施天然林保护工程,扩大区域内曾经受过强烈干扰的热带低地雨林和山地雨林已经得到了很好的恢复。

海南铜铁岭种子植物资源调查

据调查海南铜铁岭有野生种子植物165科681属1279种,其中裸子植物3科3属5种;双子叶植物135科526属1025种;单子叶植物27科152属249种。在这些植物中,有国家重点保护野生植物8种、珍稀濒危植物61种。统计结果表明:有材用植物约401种、药用植物623种、油脂植物86种、芳香植物58种、蜜源植物102种、纤维植物56种、野生果树66种、观赏植物196种、饲料植物51种、绿肥植物22种、杀虫植物24种、单宁植物27种、淀粉植物16种。对其资源特点进行了分析,并对其开发利用和保护提出了建议。