西双版纳热带植物园蝴蝶的多样性及变化

中国科学院西双版纳热带植物园(简称“版纳植物园”)保存着上万种植物,且生境多样,具有较高的蝴蝶多样性。本研究选择三类代表性生境:片段化雨林、次生林和专类园,聚焦于环境指示物种蝴蝶这一类群,通过样线法系统调查一年内蝴蝶多样性及其变化。观测结果显示:蝴蝶在版纳植物园内全年发生,共调查到其成虫5科126属218种6 015头,其中蛱蝶科多样性最高。蝴蝶种类及数量随月动态变化,生境间有差异,7-8月种类和数量达到最高峰;1月种类最少,而5-6月数量最低;每月均出现的种类仅有12种,绝大部分种类分散发生于不同月份。影响蝴蝶群落多样性的气候因子中,月最高温显著影响蝴蝶群落的物种丰富度和数量,月最低温显著影响物种丰富度、香农多样性和辛普森多样性,月平均温仅显著影响香农多样性。在版纳的三个典型季节中蝴蝶多样性存在差异,雨季物种丰富度最高,干热季香农和辛普森指数最高;雨季和雾凉季蝴蝶群落组成差异大,仅雾凉季与干热季的蝴蝶群落呈现中等程度相似。此外,在片段化雨林、次生林和专类园这3种不同生境中,蝴蝶群落组成也存在差异,蝴蝶物种丰富度和香农指数在次生林中最高,而辛普森指数则是片段化雨林最高;仅次生林与片段化雨林的蝴蝶群落呈现出中等程度相似。本研究揭示了版纳植物园蝴蝶群落的种类组成与月动态变化规律,并明确了不同季节和生境中蝴蝶群落的多样性变化,可为区域蝴蝶多样性观测及保护提供参考依据。

2003-2008年西双版纳热带雨林土壤碳通量数据集

大尺度、长期和连续的碳通量数据为研究全球碳、水循环关键过程提供了重要数据支撑。土壤是陆地生态系统最大的碳库,其微小波动将引起陆地生态系统的碳收支变化。热带森林是全球重要的碳库,但近年来发现其碳汇能力趋向减弱或中和现象。连续的土壤碳通量数据,对准确评价热带地区碳收支及其对气候变化的响应具有重要意义。本数据集按照温室气体排放的静态箱法观测方法和数据质控管理办法,收集整理了2003年1月到2008年8月利用静态箱–气相色谱法得到的西双版纳热带雨林土壤地气界面的CO_(2)排放通量数据和常规气象数据,如压强、大气温度、土壤温度(5 cm)和土壤含水量(5 cm)等观测指标,形成了日、月和年尺度3类文件,以期为热带地区与全球碳平衡估算和碳循环过程提供基础数据。

西双版纳热带雨林土壤N_(2)O和CO_(2)排放对氮添加的响应

为探明未经干扰的热带雨林土壤N_(2)O与CO_(2)排放对氮沉降的响应,以西双版纳热带雨林为研究对象,设置了对照(CK)和氮添加处理(N),在持续16个月的连续观测期内,利用静态箱-气相色谱法连续观测土壤N_(2)O与CO_(2)通量,同步测定土壤含水量、土壤5 cm温度、土壤铵态氮与硝态氮含量,模拟氮沉降对未经干扰过的热带雨林土壤的N_(2)O与CO_(2)排放的影响。结果显示:与CK处理相比,N处理使西双版纳热带雨林土壤N_(2)O累积排放量增加24.06%,CO_(2)累积排放量增加10.98%;氮添加带来的增排效应主要集中在氮添加后4个月的显著响应期内,后续非显著响应期内N_(2)O与CO_(2)的增排效应并不显著(t=0.98,P>0.05);在全观测期中,土壤含水量、土壤5 cm温度与土壤N_(2)O、CO_(2)排放通量显著正相关(P<0.05),但是显著响应期内只有CK处理的土壤CO_(2)排放与土壤5 cm温度显著相关(P<0.05),其余均无显著相关关系(P>0.05);氮添加带来的热带雨林土壤N_(2)O和CO_(2)的增温潜势(GWP)相当于该生态系统的碳汇能力的103%和104%。研究结果表明,一次氮添加增加了未经干扰的热带雨林土壤的N_(2)O与CO_(2)排放,并改变了土壤碳氮排放与环境因子的关系,对区域气候变化形成正反馈效应。

西双版纳热带雨林优势植物假海桐的花气味及传粉昆虫多样性

指出了假海桐(Pittosporopsis kerrii)是西双版纳热带雨林林下的优势植物,为探讨其花气味及传粉昆虫多样性,针对其开花特性、花气味及访花昆虫进行了相关研究。结果表明:假海桐开花早,种群内花期持续时间长,主要集中在2～3月份,单花期3～4d,单株盛花期8～10d。访花昆虫54种,大蜜蜂(Apis dorsata)是最为优势的传粉昆虫。鉴定出花气味的13种化合物,主要由萜类、脂肪酸衍生物和芳香族化合物三大类构成,含量最高的是α-甲基-α-[4-甲基-3-戊烯基]环氧乙烷基甲醇。传粉后花气味中没有化合物消失,但有2种化合物含量显著减少、3种化合物含量显著增加,并新增1种化合物。深入研究传粉前后含量变化大,对优势传粉昆虫具引诱活性的化合物,有助于揭示林下假海桐的传粉繁殖特点,为热带雨林物种保护提供依据。

西双版纳热带季节雨林的树种组成和群落结构动态

研究了西双版纳热带季节雨林1 hm2(hectare)动态监测样地1993年与2007年之间树种组成和群落结构的变化。对样地中胸径≥5 cm的乔木进行了每木调查。目前其树种组成的热带分布科、属所占比例分别为91%和94%,具有较高比例的热带植物区系性质。在1993年与2007年两次调查之间,树种数量由145种增至179种,仅有1到2个个体的稀有树种所占比例从54%降为51.1%。从森林的垂直结构来看,A、B、C三层的个体死亡率分别为12.8%、12.9%和19.0%,各层树木的增长率分别为-8.5%、-1.4%和44.8%。与此相对应,C层小径级的树木所占比例有较大提高。虽然小径级的树木在种类和数量上比例增大,但个体数量和种类组成相对稳定的A、B层优势树种变化不大,维持了群落结构的稳定性。14 a间,群落中新增加的具有先锋性质的树种不超过5个。1993年时,A、B两层尚有先锋树种存在,2007年已经从A、B两层中退出。因此,从14 a间树种组成和群落结构的变化来看,虽然具有树木的死亡和增补,但其物种成分和群落结构的总体格局没有明显的变化,处于动态平衡过程中。

沿纬度梯度的3个热带森林动态监测样地的兽类和鸟类红外相机监测

2017年6月至9月和2018年5月至9月,利用红外相机分别对位于西双版纳的纳板河流域国家级自然保护区、西双版纳国家级自然保护区和泰国Khao Yai国家公园的三个热带森林动态监测样地的地面活动兽类和鸟类进行了监测。每个样地分别布设49台红外相机,共拍摄到66种野生动物,包括6目13科24种兽类,7目15科41种鸟类以及1种两栖类。监测结果在一定程度上反映了保护区内野生动物种类,可为基于动态监测样地的生态学和保护生物学研究提供参考。

亚热带森林附生植物叶片气孔特征及其可塑性对光照变化的响应

附生植物是热带亚热带森林生态系统中物种多样性极高且极其脆弱敏感的生物类群之一。光照被认为是促进附生植物由陆生类群演化而来并决定其生长和分布的关键因素。然而,由于接近林冠和规范性采样的限制,附生植物与光照的关系仍亟待阐述。为揭示附生植物对光强变化的响应和适应策略,该研究以亚热带常绿阔叶林6种附生植物(林冠层木本:鼠李叶花楸、毛棉杜鹃;林冠层草本:狭瓣贝母兰、毛唇独蒜兰;树干区草本:点花黄精、距药姜)为对象,对其在4个光处理梯度下生长的叶片气孔特征及其可塑性进行了对比分析。结果表明:(1)2种附生小乔木的气孔面积(SA)、气孔密度(SD)、潜在气孔导度指数(PCI)和表皮细胞密度(ECD)均对光强改变显著响应。2种附生兰科植物的SA最大,而SD最小;附生乔木叶片SD和ECD的光响应趋势与陆生植物更相似,而附生草本则出现种间差异。(2)6种附生植物的气孔、表皮细胞特性及其表型可塑性,在草本-木本、常绿-落叶植物、林冠-树干区之间,均无明显差别。(3)附生植物气孔特性和表皮细胞平均可塑性指数均低于陆生植物。综上结果表明,亚热带常绿阔叶林中附生植物对于光环境变化的适应性相对较弱。不同的附生植物可以通过不同程度地增加叶片SD和ECD来适应高光强生境,并通过对SD和SA的双重调节以增大潜在光合能力从而应对低光胁迫。

片段化热带森林优势植物叶虫食及其影响因素研究

植食性昆虫取食叶片(叶虫食)不仅影响植物种群结构、群落组成和生态系统的功能,还影响食物网内物种的相互关系。但是有关叶虫食在人为干扰的片段化森林中的情况还研究甚少。本研究以西双版纳纳板河保护区两种森林类型(雨林和常绿阔叶林)各4个片段森林作为研究对象,通过树冠的叶片采样分析了每种片段森林共有优势树种的虫食率和虫食频度,并调查了各片段森林的面积和树种多样性。结果表明:(1)雨林片段和常绿阔叶林片段的优势树种平均虫食率分别为7.6%和6.7%,雨林片段的优势树种平均虫食频度(77.0%)显著高于常绿阔叶林片段的(67.5%)(P<0.05);(2)雨林片段的树种多样性显著高于常绿阔叶林片段的(P<0.05);(3)两种片段森林的优势树种叶虫食与片段面积和树种多样性之间均没有显著相关关系。因此,影响片段森林中优势树种叶虫食的因素与片段面积和树种多样性没有直接关系,可能与植食性昆虫和捕食者的散布有关,有待于进一步的研究。

西双版纳热带雨林和热带山地常绿阔叶林附生苔藓的组成与多样性格局

为探讨西双版纳热带雨林和热带山地常绿阔叶林附生苔藓的组成、多样性格局及其维持机制,该文对两种植被的树干附生苔藓植物进行了调查与分析。所选择的样地位于西双版纳勐腊县,每种植被类型选择10个20 m×20 m的样方,每个样方选择约10棵样树。结果表明:(1)本调查共记录到附生苔藓20科39属60种,其中热带雨林附生苔藓有19科33属48种,热带山地常绿阔叶林附生苔藓有9科14属19种,共有种6种。(2)热带雨林最优势科为平藓科,热带山地常绿阔叶林最优势科为锦藓科。(3)热带雨林比热带山地常绿阔叶林具有更高的物种丰富度、β多样性和γ多样性。(4)不同径级和不同树皮粗糙度宿主上附生苔藓植物的盖度差异显著,而物种丰富度差异不显著。(5)苔藓植物的生活型对植被类型有所偏好,表现为悬垂型、扇型、交织型、粗平铺型集聚于热带雨林,丛集型、垫状型、细平铺型集聚于热带山地常绿阔叶林。(6)直接排序结果表明,宿主特性特别是树皮粗糙度显著影响苔藓植物生活型的组成和分布。热带雨林比热带山地常绿阔叶林能提供更多样的微生境,因而孕育了物种更丰富的附生苔藓植物。考虑到不同的植被类型或宿主特性条件下孕育着不同生活型组成的苔藓植物,因此可将苔藓生活型作为今后森林监测的一项重要指标。

云南西双版纳常见寄生植物生态化学计量特征及其与寄主的关系

对云南西双版纳地区常见的半寄生植物澜沧江寄生(Scurrulachingii var.yunnanensis)、五蕊寄生(Dendrophthoe pentandra)和全寄生植物优势种金灯藤(Cuscuta japonica)的生态化学计量特征及其与寄主关系进行研究。结果表明,相较于普通高等陆生植物,两种半寄生植物叶片的C、N含量及N:P较低,P含量较高,全寄生植物金灯藤的N、P含量较高,N:P较低;两种半寄生植物C:N、C:P均显著高于全寄生植物金灯藤。两类寄生植物C、N、P生态化学计量特征季节差异不显著。相较于全寄生植物,半寄生植物与寄主间具有更强的相关性。全寄生植物金灯藤的化学计量内稳性指数显著高于两种半寄生植物,全寄生植物内稳性雨季显著高于旱季。

西双版纳热带季节雨林椆琼楠种内功能性状

探究椆琼楠个体功能性状间的相关性及功能性状随胸径梯度的变化情况,为物种共存和群落构建提供理论基础。以西双版纳热带季节雨林310株椆琼楠为研究对象,测量树高、叶绿素含量、叶片厚度、叶面积、比叶面积、叶片干物质含量和木质密度等功能性状以及胸径,进行Pearson相关分析和线性回归分析。结果表明:叶绿素含量与叶片厚度呈显著正相关、与比叶面积呈显著负相关;叶片厚度与叶片干物质含量呈显著正相关、与比叶面积呈显著负相关;叶片干物质含量与比叶面积呈显著负相关。椆琼楠树高、叶绿素含量、叶片厚度和叶片干物质含量随胸径梯度递增呈线性升高趋势;叶面积、比叶面积和木质密度随胸径梯度递增呈线性降低趋势。

西双版纳热带季节雨林自然和模拟积水树洞内水生生物多样性研究

积水树洞为丰富的水生生物类群提供特殊的栖息地。然而,我国积水树洞中的水生群落尚未得到充分记录,也没有模拟树洞试验。本研究在调查中国西双版纳热带季节雨林中的自然积水树洞的同时,也利用人工容器进行了积水树洞模拟试验,更加全面充分地了解水生群落类群的组成以及检测模拟树洞试验在国内森林生态系统内的可行性。结果表明,积水树洞内水生类群丰富,模拟树洞和自然树洞中双翅目幼虫都是主要类群。自然树洞内的多数物种在模拟树洞内被发现。模拟树洞能够为水生生物提供与自然树洞相似的生存环境,模拟树洞或将成为国内研究积水树洞内水生群落便利有效的工具。

清除优势草本植物对西双版纳飞机草-马唐群落中木本幼苗的影响

在农业弃耕地上通常会出现由草本植物占优势的演替早期群落。为研究优势草本植物对群落中木本幼苗及群落微环境的影响以及外来入侵植物和本地植物对木本幼苗的影响有何差异,在西双版纳地区选取由外来入侵植物飞机草和本地植物马唐共同占优势的演替早期群落,实施物种清除实验,观测样地中木本幼苗的高增长及死亡补充情况,同时对群落微环境进行观测。结果显示,清除优势种显著提高了木本幼苗的高增长,降低了其死亡率,并且使新增幼苗数量有所提高。清除优势种对0-50cm幼苗高增长和死亡率的影响均大于50-100(或200)cm幼苗。清除处理显著提高了样地的冠层下可见天空比例,但对土壤含水量和土壤养分的影响并不显著。飞机草和马唐均能形成浓密的冠层,通过对光的竞争抑制木本幼苗的生长,且这两者的抑制作用没有显著差异。该地区次生林中常见的先锋树种在研究样地内均有幼苗存在,但其生长却受到优势草本植物的强烈抑制。因此,对演替早期群落中草本植物的控制与管理应同时注意外来入侵物种与本地杂草。

西双版纳不同森林类型的树洞密度及其特征

树洞是森林生态系统的重要组成部分,它能为许多动物提供栖息、筑巢、繁殖和躲避天敌的场所。因而,树洞的密度和特征通常被认为是限制树洞巢居动物多样性和丰富度的主要因子,然而目前国内外对热带森林的树洞密度和洞口特征研究较少。选取西双版纳20 hm^2热带森林动态监测样地(包括热带季节雨林和热带山地常绿阔叶林)为研究对象,采用地面观测法调查了所有胸径≥5 cm的活体乔木上的树洞,分析其树洞密度和特征(高度、洞口大小、类型和洞口方位,并探讨树洞在不同森林类型间的差异)。结果表明:(1)热带季节雨林和热带山地常绿阔叶林的树洞密度不存在显著差异;(2)两种森林类型的树洞均以高度较低、洞口较小、干中部洞口为主,受盛行风的影响洞口朝向主要集中在东北方向;(3)树洞高度、类型和洞口方位在两种森林间的分布差异显著(P<0.01),而洞口大小不存在明显差异。结果表明森林类型会影响树洞的特征,因而加强森林生境异质性的保护对维持树洞巢居动物的需要具有重要意义。

哀牢山亚热带常绿阔叶林土壤微生物多样性对碳输入变化和增温的响应

为掌握哀牢山亚热带常绿阔叶林土壤微生物多样性对碳输入变化和增温的响应,本研究基于云南哀牢山亚热带常绿阔叶林模拟增温实验平台,以去除地表凋落物、切根、切根并增温和对照4个处理6 a后表层矿质土壤(0~10 cm)为研究对象,测定土壤理化性质和微生物群落组成,探讨土壤微生物多样性对碳输入和增温处理的响应和驱动因子。研究结果表明,碳输入和增温处理未改变哀牢山亚热带常绿阔叶林土壤微生物的优势菌群,各处理的细菌优势菌门为变形菌门和酸杆菌门,真菌优势菌门为子囊菌门和担子菌门。与对照处理相比碳输入和增温处理改变了土壤微生物群落的α多样性指数,切根处理显著降低细菌Shannon指数和Chao1指数,而切根并增温处理的Shannon指数和Chao1指数显著升高。与切根处理相比,切根并增温使土壤细菌群落结构发生显著改变。冗余分析显示,处理间细菌群落结构差异的主要调控因子为土壤温度、土壤含水量、土壤全磷和土壤全钾,其中土壤温度和土壤含水量的影响最大;土壤细菌群落对碳输入变化和增温的响应比真菌群落更为敏感。

西双版纳地区不同胶农(林)复合系统的植物水分利用效率比较

当前,西双版纳地区大面积橡胶单一种植林已引发了诸多的生态环境问题,为解决这些问题同时协调当地的经济发展,农林复合系统被生态学者们认为是最好的解决办法。然而目前关于不同间作模式下橡胶树水分利用效率研究还很少。因此,于2013-2014年的雨季中期(8月)和末期(11月)、雾凉季(1月)、干热季(3月),分别测定了中国科学院西双版纳热带植物园内四种不同胶农(林)复合系统(橡胶—叶茶、橡胶—咖啡、橡胶—大叶千斤拔、橡胶—可可复合系统)及单层橡胶林的土壤含水量、橡胶树及其林下间作植物的枝条凌晨水势和正午水势,以及它们植物叶片的δ^(13)C值,分析了各胶农(林)复合系统内橡胶树的水分利用效率,以期遴选出水分关系配置合理的复合橡胶林栽培模式,为环境友好型橡胶种植林的建设和推广提供相关的参考依据和理论支持。结果表明:除橡胶—可可复合系统以外,其余胶农(林)复合系统内的橡胶树水分利用效率值均高于单层橡胶林;橡胶—大叶千斤拔复合系统的土壤含水量显著高于其它复合系统;橡胶—叶茶复合系统的土壤含水量虽然低于橡胶—大叶千斤拔复合系统,但其最为稳定、季节变化小;橡胶—咖啡复合系统的水分利用效率最高最稳定,即使受到寒害也没有引起明显变化;而橡胶—可可复合系统的作用不明显,所有特征都与单层橡胶林相似。这表明除了橡胶—可可复合系统外,其他3种胶农(林)复合系统都显著地缓解了橡胶树在旱季所遭受的水分胁迫,同时也能有效地抵御突发性天气灾害。

云南省热带、亚热带和亚高山森林凋落物层中弹尾类群落组成的研究

指出了土壤动物是生态系统中必不可少的一部分,弹尾类属于三大土壤动物之一,其数量巨大,分布广泛,在土壤微食物网中扮演着消费者和分解者的重要角色。为探究土壤弹尾类在云南省典型气候带下群落组成的差异,于2017年10月(雨季末期)分别在云南省三种典型气候带设置海拔梯度样带:热带(800 m、1000 m、1200 m、1400 m)、亚热带(2000 m、2200 m、2400 m、2600 m)、亚高山(3200 m、3400 m、3600 m、3800 m),采集凋落物层弹尾类并调查分析土壤温度、土壤含水量、凋落物厚度、土壤pH值、土壤容重及土壤孔隙度等环境因子。使用Tullgren法(干漏斗法)烘取凋落物中的弹尾类后鉴定到属。通过对不同气候带弹尾类群落组成的间接排序(NMDS)分析发现,不同气候带弹尾类群落组成有所不同,其中热带和亚高山的弹尾类群落组成相差最远,而亚热带与热带和亚高山均有相似之处,在气候带内部不同海拔的弹尾类群落组成较相似。通过弹尾类群落的直接排序(CCA)分析发现:在整体上,主要与弹尾类群落组成相关的环境因子为雨季土壤平均温度、雨季土壤极高温度、土壤pH值和凋落物厚度。分气候带看,热带弹尾类群落组成主要与土壤温度、土壤pH值和凋落物厚度相关;在亚热带,与弹尾类群落组成相关的主要环境因子为土壤温度;而在亚高山,与弹尾类群落组成相关的环境因子主要是凋落物厚度、土壤孔隙度和土壤pH值。

地形和历史干扰对西双版纳勐仑地区热带森林林冠高度结构的影响

以机载激光雷达为研究手段,结合1981和2021年的全色照片,利用多元回归树的方法对云南西双版纳国家级自然保护区勐仑子保护区的热带森林林冠高度结构及其与环境因子间的关系进行探讨。结果表明:勐仑子保护区西片森林可根据林冠高度结构差异而分为7类,其中包括热带季节雨林、季风常绿阔叶林、次生林和河漫滩林;潜在辐射强度、海拔、地形垂直曲率、坡度以及1981和2021年影像亮度平均值是影响林冠高度结构聚类的主要因子。以番龙眼为主要优势种的热带季节雨林在沟谷和低地地段占有最大的分布范围,而山脊和干扰迹地上则以短刺锥为优势种的季风常绿阔叶林为主。次生林地段林冠表面极为平整,结构上明显区别于天然林,30多年前的轮歇农业活动至今仍对森林外貌有着明显影响。

哀牢山森林凋落物与腐殖质及土壤的生态化学计量特征

以哀牢山原生中山湿性常绿阔叶林及其受损后处于恢复演替中的滇南山杨林的凋落物、腐殖质和表层土壤(0~20 cm)作为研究对象,测定不同组分的C、N、P和土壤表层有效养分含量,结果为:C、N含量表现为凋落物>腐殖质>土壤,P含量则表现为腐殖质>土壤>凋落物;铵态氮、硝态氮、有效磷含量均为腐殖质>表层土壤;凋落物的C与N呈负相关,N与P呈极显著正相关;从不同林型看:凋落物中的C、N、P含量为常绿阔叶林<滇山杨林;土壤中的C、N、P含量为常绿阔叶林>滇山杨林(p<0.05);腐殖质与表层土中的铵态氮、有效磷含量均为常绿阔叶林>滇山杨林;常绿阔叶林凋落物、腐殖质、土壤的C∶N∶P分别为615∶18∶1、159∶11∶1、84∶6∶1,滇山杨林凋落物、腐殖质、土壤的C∶N∶P分别为518∶16∶1、172∶11∶1、86∶6∶1。研究结果表明,富含P的腐殖质可能是哀牢山亚热带常绿阔叶林不存在P匮乏的主因,而两种林型各组分的C、N、P比值表明恢复演替中的滇山杨林地上、地下养分循环已经达到相对稳定的水平。

西双版纳橡胶农林复合系统土壤团聚体稳定性研究

研究西双版纳地区橡胶-云南大叶茶、橡胶-可可、橡胶-大叶千斤拔、橡胶-咖啡、橡胶-龙血树5种典型胶农复合生态系统及单层纯橡胶林、热带雨林土壤团聚体的稳定性特征、有机碳含量以及与土壤物理性质的关系。结果表明：与热带雨林相比，单层橡胶林〉5mm水稳定性团聚体和〉0．25 mm水稳定性团聚体均极显著降低，平均质量直径下降了103．20％，团聚体破坏率增加了3．6倍；除了橡胶-咖啡复合系统外，其余胶农复合系统〉5mm、〉0．25 mm水稳定性团聚体及MWD均大于单层橡胶林；与单层橡胶林相比，胶农复合系统能使0-10 cm土层有机碳含量增加5．30％-69．69％；团聚体中碳含量表现为，粒径越小，有机碳含量就越低；胶农复合系统不同样地间的土壤理化性质指标存在较大差异，其中土壤容重和土壤孔隙度均与〉0．25 mm和〉5 mm水稳定性团聚体及与MWD呈显著线性关系。综上所述，大面积单层纯橡胶林在改造为胶农（林）复合系统后，其土壤质量状况得到了明显的改善。