氮沉降对热带亚热带森林土壤氮循环微生物过程的影响研究进展

近年来,高速的城市化和工业化建设导致全球大气氮沉降量逐年递增,其中热带亚热带地区氮沉降量显著高于全球平均水平,而大部分热带亚热带森林土壤趋近氮饱和状态,氮沉降增加将持续向土壤输入外源活性氮,极易导致土壤氮过剩,进而破环整个森林生态系统氮循环的平衡。我国热带亚热带地区经济发展快速,氮沉降增加导致的土壤养分失衡和林地退化等生态问题日益凸显,森林土壤氮循环对大气氮沉降的响应及适应机制已引起了学术界的广泛关注。研究表明氮循环各环节均由特定的功能微生物驱动完成,明确氮沉降增加对热带亚热带森林土壤氮循环功能微生物及其介导的关键过程的影响,对评价未来氮沉降增加背景下全球森林土壤氮循环的响应及驱动机制有重要作用,可为促进我国热带亚热带地区森林修复、生态环境的改善与提升提供科学支撑。鉴于此,本文综述了热带亚热带森林土壤氮循环主要过程（如固氮、硝化、反硝化、厌氧氨氧化等）及其功能微生物群落丰度、活性、组成等对氮沉降增加的响应,同时分析了这些功能微生物的群落特征与主要环境因子（如NH₄⁺、NO₃^-、有机碳、pH、含水量等）的关联性。在此基础上探讨了氮沉降增加下功能微生物对热带亚热带森林土壤氮循环的调控作用,重点探讨了功能微生物如何通过改变丰度与群落组成而影响氮循环过程,并对目前研究中存在的主要问题与未来研究重点进行了简要剖析。     

海南岛热带原始森林主要分布区土壤有机碳密度及影响因素

以海南尖峰岭、霸王岭、五指山、吊罗山、鹦哥岭5个热带原始森林土壤为研究对象, 分层采集0-100 cm的土壤样品并分析有机碳含量, 用纵向拟合法和分层估算法分别估算其土壤有机碳密度。结果显示: (1)纵向拟合法计算的5个热带原始森林土壤有机碳密度分别为14.98、18.46、16.48、18.81、16.66 kg·m^-2, 分层估算法分别为14.73、16.24、15.50、16.91、15.03 kg·m^-2, 前者显著高于后者(p < 0.05); 未经扰动的原始森林土壤, 宜采用纵向拟合法计算土壤有机碳密度。(2) 5个热带原始森林0-30 cm表层土壤有机碳含量分别占0-100 cm的50.50%、48.56%、43.49%、47.37、42.88%。(3)土壤有机碳密度与森林群落Shannon-Wiener指数(p < 0.01)、Simpson指数(p < 0.05)、物种丰富度(p < 0.01)、土壤容重(p < 0.001)存在极显著或显著的负相关关系; 与海拔(p < 0.05)、土壤孔隙度(p < 0.001)、土壤全氮含量(p < 0.001)存在极显著或显著的正相关关系; 与坡向、林分生物量、平均胸径、平均树高无显著相关关系(p > 0.05)。(4)由于海南地处低纬度地区, 其丰富的降水和持续高温条件加速了有机质的分解和物质的再循环, 导致海南森林土壤碳密度远低于全国平均水平。     

海南尖峰岭热带山地雨林物种多样性空间分布格局的尺度效应

物种多样性的空间分布格局和维持机制是群落生态学的基本问题。为了探讨海南尖峰岭地区物种多样性空间分布格局的尺度效应, 以海南尖峰岭热带山地雨林60 hm²样地为研究对象, 分析了物种丰富度、物种多度、Shannon-Wiener指数、Simpson指数以及Pielou均匀度指数随6个空间取样尺度(5 m × 5 m、10 m × 10 m、20 m × 20 m、40 m × 40 m、100 m ×100 m、200 m × 200 m)的变化。结果表明: 相比Simpson指数和Pielou均匀度指数, 物种丰富度、多度以及Shannon-Wiener指数具有更为明显的空间尺度效应; 物种丰富度的方差随取样尺度增加呈现单峰分布特征, 并且在20 m × 20 m尺度上达到最大值, 而物种多度的方差随取样尺度的增加而增大; 物种丰富度和多度的正相关性随着取样尺度的增加逐渐减小甚至消失, 这可能与随取样尺度增加生境异质性增加有关; 取样尺度对3个物种多样性指数空间分布的影响可能与研究区域内稀有种的组成有关。     

尖峰岭热带山地雨林海南特有木本植物群落结构

以海南尖峰岭4.8 hm ²的热带山地雨林原始林为研究对象, 分析了群落内海南特有乔、灌木植物(以下简称特有种)的物种组成、特有种种群的多度和径级结构特点, 分析了保留和剔除特有种对群落物种多样性指数的影响。结果表明, 在4.8 hm ²样地中, 共记录了胸径≥1.0 cm的个体36481株, 隶属于65科134属247种; 其中, 24种为特有种, 占样地内总种数的9.7%; 大多数特有种多度较小, 在群落发展中居从属地位。多数特有种对生境具有选择性, 分布区域相对狭窄, 种实以动物传播型为主。剔除特有种后, 导致群落的Margalef丰富度指数和Shannon-Wiener多样性指数极显著下降(p < 0.01), 对Simpson和Pielou均匀度指数影响不显著。由此可见, 特有种不仅对维持尖峰岭山地热带山地雨林的物种多样性具有重要的意义, 也具有较高的科学研究价值。     

外来红树植物无瓣海桑生物学特性与生态环境适应性分析

根据近年来的调查观测数据和收集国内外有关资料较全面地论述外来红树植物无瓣海桑的形态特征、地理分布、生物学特性 (包括物候、种子品质与苗木生长、苗木抗逆性、种苗扩散性、种内竞争特点 )和生态环境适应性 (包括气温、光照、盐度、潮滩与土壤 ) ;据此分析了无瓣海桑生态入侵的可能性 ,并提出相关的建议 ,为我国进一步研究该外来种引进后的生态效应以及该树种的合理开发利用提供科学依据     

尖峰岭热带山地雨林生态系统的水文生态效应

根据尖峰岭热带山地雨林３个对比集水区的研究,天然更新４０ａ山地雨林生态系统在５￣９月份,蓄养降水资源的５１．８％;１０￣翌年２月份,补枯径流水量１４３．５ｍｍ;特大暴雨的径流响应从３２．７％￣６２．５％、随系统蓄满程度变化。集水区降雨、径流水体ＣＯＤ、氨氮、酚、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｐｂ、Ｃｄ、Ｎｉ的浓度含量远低于地面水环境质量Ⅰ类标准;山地雨林系统对降雨中氨氮、酚、Ｐｂ、Ｃｄ、Ｚｎ浓度贮滤强度分别达２３．     

尖峰岭热带山地雨林生态系统 碳平衡的初步研究

报道了我国海南岛目前保存面积较大、林分的组成和结构复杂的热带山地雨林生态系统的Ｃ素库和群落的ＣＯ２排放动态。通过在尖峰岭林区进行为期３ａ的研究,结果表明：热带山地雨林的碳素库主要有３个方面,即森林生物量中的Ｃ为２３４．３０５６ｔ／ｈｍ２,森林凋落物现存量中的Ｃ为２．９８ｔ／ｈｍ２以及土壤层中的Ｃ为１０４．６９６ｔ／ｈｍ２,合计为３４１．９８１６ｔ／ｈｍ２。森林生态系统中的ＣＯ２平衡的基本动态为：每年用于群落总第一性生产力所同化的ＣＯ２总量为７４．２８ｔ／ｈｍ２,其中４２．６９ｔ／ｈｍ２的ＣＯ２又通过群落呼吸作用而释放出来,用于净第一性生产力为３１．５９ｔ／ｈｍ２;另一方面,凋落物层每年通过呼吸而释放的ＣＯ２量为３．２７ｔ／ｈｍ２,土壤的释放（不包括根系的呼吸）量约为２６．９６ｔ／ｈｍ２。收支相抵,热带山地雨林生态系统每年对大气中的ＣＯ２的固定量为１．３６６ｔ／ｈｍ２,折合Ｃ为０．３７２５ｔ／ｈｍ２。由此可见,恢复、发展和保护热带林生态系统是解决大气中ＣＯ２浓度升高、温室效应等全球性的生态问题的重要途径之一。     

尖峰岭热带山地雨林群落生产和二氧化碳同化净增量的初步研究

根据ｌｈｍ２的热带山地雨林固定样地连续观测资料,利用生物量估测的回归模型,计算了林分的生物现存量及生物量净增量,结果表明,保存完好的尖峰岭热带山地雨林的生物量（以１９９２年野外资料为基础）达４４９．８９２４ｔｈｍ－２,其中,树干、树皮、树枝、树叶、树根分别为３０１．９２０３、３０．７９２１、４６．７５８３、６．５９０７、３０．９１６９ｔｈｍ－２;棕榈科的高山蒲葵为１．２２５７ｔｈｍ－２;木质藤本植物１．２３７５ｔｈｍ－２;５４８天（１．５０１４年）后进行样地复查,上述各项值均有所增加,其净增量分别为７．２３７４、０．７５１９、１．１６１１、０．１７４３、０．８０７１、０．１５６８、０．０２０８ｔｈｍ－２,其年平均净积累量为４．８２０５、０．５００８、０．７７３４、０．１１６１、０．５３７６、０．１０４４、０．０６８５ｔｈｍ－２,因此总积累达７．３５９０ｔｈｍ－２,由此推算出ＣＯ２同化量的净积累为１３．９９４７ｔｈｍ－２ａ－１,而林分的ＣＯ２库存总量为８５０～８７０ｔｈｍ－２。     

海南岛鸡毛松人工林群落种间联结性研究

对海南岛尖峰岭鸡毛松人工林群落主要树种的重要值、总体方差比率及x^2统计量等种间联结性指标进行测定。结果表明,鸡毛松人工群落树木种类丰富,种群间总体上正联结达显著水平,大部分种群种间联结性不显著,独立分布的为多。鸡毛松与极少种群的种间联结性显著,与大部分种群间联结性不显著,体现了鸡毛松较强的生态适应性。海南岛尖峰岭鸡毛松群落已逐渐向天然次生群落演替。