尖峰岭热带山地雨林根部真菌-植物互作网络结构特征

不同功能群的根部真菌可能会与植物差异性地互作, 并进一步影响地下真菌与植物群落构建。本研究采用Illumina Miseq测序方法检测了海南尖峰岭热带山地雨林中常见植物的根部真菌; 采用网络分析法比较了丛枝菌根(AM)真菌、外生菌根(ECM)真菌, 以及所有根部真菌与植物互作的二分网络(bipartite networks)结构特性。从槭树科、番荔枝科、夹竹桃科、冬青科、棕榈科、壳斗科、樟科和木犀科等8科植物的根系中, 检测到297,831条真菌ITS1序列, 这些序列被划为1,279个真菌分类单元(OTUs), 其中子囊菌门748个、担子菌门354个、球囊菌亚门80个, 以及未知真菌97个。核心根部真菌群落(420个OTUs)中, 至少有三类不同生态功能的真菌常见, 即丛枝菌根真菌(40个OTUs, 占总序列数23.4%)、外生菌根真菌(48个OTUs, 13.9%)和腐生型真菌(83个OTUs, 19.8%)。尖峰岭山地雨林根部真菌-植物互作网络结构特性的指标普遍显著高于/低于假定物种随机互作的零模型期待值。在群落水平, 不同功能型的根部真菌-植物互作网络表现出不同或相反的结构特性, 如丛枝菌根互作网络表现为比零模型预测值高的嵌套性和连接性, 以及比零模型低的专一性, 而外生菌根互作网络呈现出比零模型预测值低的嵌套性和连接性, 以及比零模型高的专一性。在功能群水平, 植物的生态位重叠度在AM互作网络高, 而ECM互作网络低; 真菌的生态位宽度在ECM互作网络窄, 而在AM互作网络较宽。共现(co-occurrence)网络分析进一步揭示, ECM群落的物种对资源的高度种间竞争(植物、真菌高C-score), 以及AM群落的物种无明显种间竞争(低C-score), 可能分别是形成反嵌套ECM互作网络及高嵌套AM互作网络结构的原因。上述结果说明, 尖峰岭山地雨林中至少有两种及以上的种间互作机制调节群落构建: 驱动AM互作网络冗余(nestedness)及ECM互作网络的高生态位分化(专一性)。本研究在同一个森林内探讨了不同功能型的真菌-植物互作特性, 对深入理解热带森林的物种共存机制和生态恢复具有重要意义。     

长脐红豆幼苗生长对不同土壤氮磷添加的响应及其对土壤养分的反馈

以热带豆科树种长脐红豆(OrmosiabalansaeDrake)幼苗为研究对象,开展苗期控制试验,共设置了5个添加氮(N, N1—N5)和2个添加磷(P, LP—HP)梯度,观察长脐红豆在不同土壤N、P添加条件下的生长表现及对土壤养分的反馈。测定的植物和土壤响应指标包括:植株地上和地下生长量、叶面积、叶和根的N、P含量、根际和非根际土壤N、P含量等。结果表明:(1)从苗高、总叶面积、地上生物量、地下生物量、总根长和根表面积这6个指标总体来看,在低磷(LP)条件下,中、高浓度的N添加(N4、N5)对长脐红豆生长有抑制作用;高磷(HP)条件下,高浓度的N添加(仅有N5)对长脐红豆生长有抑制作用;表明长脐红豆的最适生长N浓度会随P添加浓度增加而升高;(2)随着N添加浓度的增加,根和叶的全N含量呈先增加后减小的趋势,N4处理条件下达到最大;根和叶的全P含量却呈现相反趋势,符合元素稀释效应。叶的N:P>16,且P浓度<1.0 mg·g^-1,表明长脐红豆生长受P限制;(3)基于氨态氮、硝态氮和有效P这3个肥力指标,长脐红豆苗期非根际土壤肥力>根际土壤肥力,表明豆科树种长脐红豆在其幼苗期共生根瘤尚未明显形成时期,需补充适量N、P养分供给。     

海南尖峰岭热带山地雨林凋落物产量及其动态北大核心CSCD

热带山地雨林是海南尖峰岭地区面积最大的植被类型,是陆地生态系统重要的组成部分,研究海南尖峰岭热带山地雨林凋落物产量的长期动态变化规律及其影响因素,有助于了解未来气候环境变化背景下热带森林的响应规律。本研究采用尼龙网收集框法于2013-2017年对尖峰岭60hm2大样地内132个样方的凋落物产量进行为期5年的连续定位观测,测定枝、叶、杂物(含花、果和枝叶碎片)的组分产量,探讨其与气候因子的相关关系。研究结果显示:尖峰岭热带山地雨林年凋落物总产量为617.5~1084.7g/m^2,年均768.6g/m^2,各组分凋落物平均产量由大到小为:叶>枝>杂物,其值分别为507.9、163.4、97.3g/m^2,凋落叶产量占66.1%,为优势组分;凋落物总产量的季节变化为不规则型,出现3次峰值,各组分凋落物产量季节变化呈双峰型,峰值月存在差异;春季、秋季和冬季以叶凋落为主,夏季以枝凋落为主;凋落物总产量及各组分产量受不同气象因子的影响,凋落枝产量与各气象因子均无显著相关,凋落叶产量与月极小气温和平均气温显著相关,凋落杂物产量与日最高气温显著相关,凋落物总产量与平均气温显著相关。研究结果表明海南热带森林凋落物产量一年间呈现3次峰值,其动态变化是受多种气象因素特别是受极端气候因子的影响,这对于了解未来气候环境变化背景下热带森林的响应规律具有重要参考价值。     

海南尖峰岭热带山地雨林60ha动态监测样地群落结构特征

热带山地雨林是海南岛最占优势的植被类型,以往对热带山地雨林的研究通常基于小尺度,缺乏大尺度上的长期固定样地监测。作者基于海南岛尖峰岭地区60 ha(1,000 m×600 m)植被动态监测大样地,详细描述了该样地所属典型热带山地雨林的群落结构特征,以期为更深入地揭示我国热带雨林地区的物种多样性及其维持机制提供背景资料。尖峰岭大样地20 m×20 m样方水平上海拔和坡度分别在866.3–1,016.7 m和1.7°–49.3°间变化。大样地内共记录到439,676株存活的胸径≥1.0 cm的乔灌木植株,除61个植株未确定种名外,其他分属于62科155属290种。单位面积植株密度为0.7328株/m2(含萌条和分枝),20 m×20 m尺度上单位面积物种数量为32–120种,平均80种。植物属区系成分以热带性质为主,共有136属,占总属数的88.3%;另有鼠李科鼠李属(Rhamnus)为世界分布,木兰科拟单性木兰属(Parakmeria)为中国特有分布。按物种重要值排序,大样地内最具优势(重要值大于2.0)的6个种分别为:大叶蒲葵(Livistona saribus)、白颜树(Gironniera subaequalis)、厚壳桂(Cryptocarya chinensis)、油丹(Alseodaphne hainanensis)、四蕊三角瓣花(Prismatomeris tetrandra)和海南韶子(Nephelium topengii)。优势科为樟科、壳斗科、茜草科和棕榈科,重要值均超过了5.0。取样面积达到7.5 ha或取样数量达到2万株时,计数到的物种数量达到261种,占总物种数量的90.0%。大样地内稀有种和偶见种各占所有物种的20.7%和37.6%。样地内所有个体平均胸径5.22 cm,植株径级分布呈明显的倒"J"形。本文为后续尖峰岭大样地的研究提供了背景资料,尖峰岭大样地的建立也为热带地区生物多样性长期变化监测提供了一个基础平台。     

海南尖峰岭国家级自然保护区森林动态监测样地鸟类和兽类多样性

2016年8月至2019年2月, 我们利用红外相机对海南尖峰岭60 ha森林动态监测样地的鸟类和兽类进行了调查。共在79个位点上布设了红外相机, 累积27,848个相机日, 获得可鉴定到物种的独立有效照片15,320张。经鉴定, 共拍摄到46种野生动物, 包括16种兽类(隶属于6目11科)和30种鸟类(隶属于8目16科)。其中, 属于国家I级重点保护的野生动物有3种, 即海南孔雀雉(Polyplectron katsumatae)、海南山鹧鸪(Arborophila ardens)和中华穿山甲(Manis pentadactyla), 属于国家II级重点保护的野生动物有6种, 分别是猕猴(Macaca mulatta)、巨松鼠(Ratufa bicolor)、红原鸡(Gallus gallus)、白鹇(Lophura nycthemera)、松雀鹰(Accipiter virgatus)和蓝背八色鸫(Pitta soror)。拍摄率最高的前5种兽类依次是帚尾豪猪(Atherurus macrourus)、红腿长吻松鼠(Dremomys pyrrhomerus)、白腹巨鼠(Leopoldamys edwardsi)、赤腹松鼠(Callosciurus erythraeus)和赤麂(Muntiacus vaginalis);前5种鸟类依次是白鹇、海南孔雀雉、蓝背八色鸫、海南山鹧鸪和栗颊噪鹛(Garrulax castanotis)。本研究补充调查了海南尖峰岭国家级自然保护区兽类和鸟类的多样性, 与之前的基线调查对比分析了大样地内野生动物物种及其相对多度的动态变化, 可为保护区生物多样性监测方案设计和保护对策的制定提供科学依据。     

鼎湖山南亚热带常绿阔叶林植物功能性状变异与不同垂直层次个体生长的关联

建立植物功能性状与群落动态之间的关联是功能生态学的核心问题之一。本文基于鼎湖山1.44 ha塔吊样地的两次调查数据, 通过采集样地内所有4,142株个体的6种植物功能性状, 对比分析了个体水平植物功能性状和物种水平功能性状均值对不同垂直层次(灌木层、亚冠层和林冠层)个体生长的影响差异。首先, 分析了不同垂直层次下各植物功能性状的变化趋势; 其次, 计算了不同垂直层次下各植物功能性状的种内和种间变异水平; 最后, 运用结构方程模型探讨了植物功能性状、光竞争以及地下竞争对不同垂直层次树木生长的影响。结果表明: (1)不同垂直层次下的植物功能性状表现出明显的分异, 由灌木层至林冠层, 叶面积、比叶面积和能量供求关系指数显著降低, 而叶片厚度和叶片干物质含量显著升高; (2)不同垂直层次下植物功能性状的种间变异均大于种内变异, 且林冠层的种内功能性状变异均大于灌木层和亚冠层; (3)基于个体水平植物功能性状的结构方程模型较物种水平功能性状均值对生长具有更高的解释程度, 且个体水平植物功能性状的引入更有利于提高对灌木层个体生长的预测能力; (4)光竞争和地下竞争主要通过影响功能性状间接影响植物生长。由灌木层至林冠层, 同种间的相互作用逐渐减弱, 异种间的相互作用逐渐增强。综上, 将个体水平植物功能性状纳入分析有助于更好地理解群落的结构和动态。     

海南岛尖峰岭热带山地雨林区26年的气候变化特征——光、水和风因子

采用海南尖峰岭森林生态系统国家野外科学观测研究站天池气象站1980～2005年的地面常规气象观测资料,分析了光、水和风等气候因子的变化趋势,结果发现:26年来,尖峰岭热带山地雨林区年日照时数、年降水量、年蒸发量、年平均相对湿度、年平均水汽压和年平均风速的多年平均值分别为1467.4h、2449.0mm、1248.8mm、88.67%、20.77hPa、1.2m/s.年降水量、平均相对湿度、平均水汽压均呈上升趋势,其中平均水汽压升高趋势明显,每10a增加0.38hPa;日照时数、年蒸发量和年平均风速呈下降趋势,其中平均风速下降明显,每10a减小0.27m/s;月降水量和月蒸发量年代际变化规律不一,但10月份的降水量和9月份的蒸发量下降趋势明显.气候增暖作用分析表明,在全球气候变化背景下,尖峰岭山地雨林区气候增暖作用显著.     

海南特有种东方琼楠种群结构特征

为探讨海南特有种东方琼楠(Beilschmiedia tungfangensis)种群结构特征,在海南尖峰岭林区设置20.4hm2样地,从种群径级结构、静态生命表、存活曲线、空间分布格局等方面进行分析。结果表明:1)东方琼楠种群径级分布呈倒"J"型,为增长型种群;2)在第Ⅲ级(DBH:10～15cm)时生命期望值最高,向大龄级和小龄级呈递减趋势;3)存活曲线接近DeeveyⅢ型,呈凹型;死亡率曲线和消失率曲线呈"V"型;4)不同分析方法均表明该种群呈聚集分布,且聚群强度较大;5)聚块性指数随径级呈"正余弦"变化。     

热带山地雨林木本豆科和樟科植物叶内生细菌群落:物种与功能群多样性及驱动因子

揭示热带木本豆科与樟科植物的叶内生细菌群落的物种与代谢功能群组成差异及其驱动因子有助于理解热带森林的植物适应性和生物多样性维持机制。本研究采用IlluminaMiseq测序平台检测海南尖峰岭热带山地雨林中豆科与樟科植物叶内生细菌,并采用FAPROTAX微生物地球化学循环代谢功能数据库注解内生细菌功能。从豆科植物的长脐红豆(Ormosia balansae)、软荚红豆(O. semicastrata)与樟科植物的厚壳桂(Cryptocarya chinensis)、硬壳桂(C. chingii)共4种植物检测到叶内生细菌可操作分类单元(operationaltaxonomicunits,OTUs)达1,123个,隶属于21门36纲51目92科160属,其中有600个OTUs被鉴定为变形菌门,72个OTUs为酸杆菌门,分别占总细菌序列数的57.17%和15.12%;噬纤维菌目的薄层菌属(Hymenobacter)及根瘤菌目的甲基杆菌属(Methylobacterium)的细菌物种最丰富,分别达37和27个OTUs。叶内生细菌物种组成在豆科与樟科植物之间存在显著差异(ANOSIM:R=0.5...     

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。