Scale-dependent spatial patterns of species diversity in the tropical montane rain forest in Jianfengling,Hainan Island,China

Aims Spatial distribution patterns and formation mechanisms of species diversity are fundamental issues in community ecology. The objectives of this study are to assess the species diversity patterns at the different spatial scales in Jianfengling, Hainan Island, China.
Methods Based on the dataset from the 60 hm² plot in the tropical montane rain forest in Jianfengling, Hainan Island, the spatial distribution patterns of species richness, species abundance, Shannon-Wiener, Simpson and Pielou’s evenness indices were analyzed at six spatial scales, including 5 m × 5 m, 10 m × 10 m, 20 m × 20 m, 40 m × 40 m, 100 m × 100 m, and 200 m × 200 m, respectively.Important findings
Results showed that spatial distribution patterns of species richness, species abundance and Shannon-Wiener index were much more obviously changed with the spatial scales than Simpson and Pielou’s evenness indices. Change of variance of the species richness with the increase of spatial scales was unimodal, which had the maximum value at the 20 m × 20 m scale. Variance of the species abundance showed a linear relationship with the increase of spatial scales. The positive relationship between species richness and abundance gradually decreased and even disappeared with the increase of sampling scales, which may be correlated with the increase of habitat heterogeneity. The effects of spatial scales on Shannon-Wiener, Simpson, and Pielou’s evenness indices may be also correlated with the composition of rare species in the plot.     

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.     

海南岛尖峰岭热带林土壤渗透水的初步研究

 本文应用开口托盘式集水器收集不同土层的渗透水,研究尖峰岭热带山地雨林,半落叶季雨林及其游耕地的土壤渗透水状况,分析了不同植被—土壤类型与利用状况的渗透特点、降水与渗透水的关系、渗透水量与水质的动态变化,初步揭示了尖峰岭热带林对水分的输导—涵贮性能,及热带林生态系统中物质迁移的特点,并据此分析了游耕农业的生态恶果。     

海南岛尖峰岭热带山地雨林的群落结构特征

本文讨论了海南岛尖峰岭热带山地雨林乔木层的群落结构的一些基本特征,结果表明：热带山地雨林种类成份复杂,生物多样性指标高,原始林的Shannon－Wiener多样性指数（乔木层）为5．8—6．3,而更新林则在4．5—4．8之间,均匀度指标均在81％以上,反映了优势种群不明显的特点。群落组成种类以热带成份占优势,达80％以上。乔木层的胸径和树高分布均合理;群落组成种群的频度分布不同于RaunKiaer提出的频度定律,而是以A＞＞B＞C＞DE→0（原始林）和A＞＞B＞C＞D→0＜E（天然更新林）的形式存在,并且以A级频度占绝对优势,反映了热带林在世界植被中的特殊性。     

尖峰岭热带山地雨林主要神类能量背景值测定分析

本文报道了海南岛尖峰岭热带山地雨林主要树种６７种、灌木及大型木质藤本植物１６种的各器官的热值。结果表明,热带森林主要种类的热值差异甚大,即使相同属内的一些种类,均具有明显的差异,这种差异与植物种的生物学特性有关,即在生活型的分类系统中,芽位越高的植物其热值越高,但在同一树种中,不同个体大小的植株,其差异不明显;不同植物种的根系热值也差异不大。一般情况下,树叶的热值较大,树干、树皮、树枝和根系次之。已初步证明了部分热带植物含有较多的硅、锰、铁、钙等元素,它们在样品燃烧后形成了颗粒状的剩余物,这是一个值得更深入探讨的新问题。     

尖峰岭热带山地雨林主要种类能量背景值测定分析

 本文报道了海南岛尖峰岭热带山地雨林主要树种67种、灌木及大型木质藤本植物16种的各器官的热值。结果表明,热带森林主要种类的热值差异甚大,即使相同属内的一些种类,均具有明显的差异,这种差异与植物种的生物学特性有关,即在生活型的分类系统中,芽位越高的植物其热值越高,但在同一树种中,不同个体大小的植株,其差异不明显;不同植物种的根系热值也差异不大。一般情况下,树叶的热值较大,树干、树皮、树枝和根系次之。 已初步证明了部分热带植物含有较多的硅、锰、铁、钙等元素,它们在样品燃烧后形成了颗粒状的剩余物,这是一个值得更深入探讨的新问题。     

物种多度和径级尺度对于评价群落系统发育结构的影响: 以尖峰岭热带山地雨林为例

研究不同径级尺度群落系统发育多样性有助于了解不同年龄模式下物种的亲缘关系及其群落系统发育结构; 但是关于物种多度对群落系统发育结构影响的研究较少。以海南尖峰岭热带山地雨林群落为例, 首先在不同径级尺度比较物种多度加权与否分别对4个广泛采用的系统发育指数的影响, 继而利用其中2个经过标准化处理的系统发育多样性指数: 净种间亲缘关系指数(net relatedness index, NRI)和净最近种间亲缘关系指数(nearest taxon index, NTI), 结合群落的生境类型来量度不同局域生境条件下不同径级尺度木本植物系统发育关系。结果发现: (1)未考虑物种多度加权的系统发育平均成对距离(mean pairwise distance, MPD)指数比考虑物种多度加权的MPD指数显著地高估了群落整体系统发育多样性, 且这种现象在小径级尺度(1 cm≤DBH<5 cm)最为明显。因此, 在森林监测样地中对于中、小径级群落系统发育结构研究中建议考虑物种多度信息。(2) 从群落组成整体系统发育结构来看, 尖峰岭热带山地雨林在几乎所有径级尺度和生境下均倾向于系统发育发散, 且随着径级的递增发散程度趋于明显(NRI<0)。(3)从群落组成局部系统发育结构来看, 尖峰岭热带山地雨林在中、小径级倾向于系统发育聚集(NTI>0), 而在大径级(DBH≥15 cm)则倾向于系统发育发散(NTI<0)。总之, 研究群落系统发育结构时应考虑物种多度的影响以及径级尺度效应。     

森林生态系统服务功能及其生态经济价值评估初探——以海南岛尖峰岭热带森林为例

以尖峰岭地区为研究区域,探讨了森林生态系统服务功能的内涵,并使用市场价值、影子工程、机会成本和替代花费等方法评价了海南岛尖峰岭地区热带森林生态系统服务功能的生态经济价值.结果表明,在尖峰岭地区,面积为44667.00hm²的热带森林生态系统服务功能价值平均每年66438.49万元,其中林产品价值为7164.11万元,涵养水源价值为39429.21万元,保持土壤减少侵蚀价值为247.26万元,固定CO₂减轻温室效应的价值为1316.24万元,营养物循环价值为428.55万元,净化空气的价值为17853.12万元.     

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7,762 hm²增加至20,170 hm²。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9,600 m²天然林标准样方中共记录到高1.5 m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。     

海南尖峰岭热带山地雨林林冠层树种功能多样性特征

以海南尖峰岭热带山地雨林3块1 hm²样地为研究对象,利用11个林冠功能性状结合样地地形及林冠乔木树种样地清查数据,分别基于单维性状和多维性状比较物种多度加权对群落功能离散度指数——平均成对距离(MPD)和平均最近类群距离(MNTD)的影响;同时分析林冠层功能丰富度(FRic)与物种丰富度之间的关系,最后利用零模型探讨不同生境类型下标准化效应MPD和MNTD(经过物种多度加权且剔除群落物种丰富度差异影响)的变化,进而评价林冠层群落水平功能多样性格局及其对局域生境异质性的响应.结果表明: 功能性状维度和物种多度对MPD的影响强烈,不同维度功能性状多度加权前后MPD相关性较弱(R=0.359～0.628);但对MNTD的影响相对较弱,不同维度功能性状多度加权前后MNTD相关性较强(R=0.746～0.820);未经物种多度加权的MPD和MNTD均普遍高估了林冠层的功能离散度.林冠层功能丰富度与物种丰富度基本呈指数相关关系(F=128.20;R²=0.632;AIC=97.72;P＜0.001),且功能丰富度很有可能存在一定的物种丰富度阈值.基于不同维度功能性状的林冠层功能多样性格局及其生境响应存在一定的差异性.在生物竞争激烈的低沟生境中,林冠层功能多样性倾向于比预期零模型随机产生的功能多样性高,林冠树种功能性状表现出离散分布;而在其他生境类型中,林冠层功能多样性倾向于接近或低于随机产生的功能多样性,林冠树种功能性状随机或聚集分布.