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.     

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。     

海南尖峰岭热带山地雨林土壤有机碳密度空间分布特征

森林土壤有机碳是陆地碳库的重要组成部分,在碳循环中有着重要的作用。研究热带雨林土壤性质的空间异质性对于深入分析热带雨林植被分布格局与土壤的关系,促进热带雨林的保护等具有重要指导意义。在海南岛尖峰岭热带山地雨林60 hm2大样地内采用野外布点采样、实验室测定和地统计学分析相结合的方法,定量研究了土壤有机碳密度在局域范围内的空间异质性及分布特征。研究结果表明:(1)A(0—10 cm)、B(10—30 cm)、C(30—60 cm)3层土壤有机碳平均密度分别为2.699、2.782、2.434 kg/m2,A、B两层差异性不显著,与C层差异性显著(P0.05);(2)不同层次土壤有机碳密度模型交叉验证结果表明:A层拟合的半方差函数最适模型为指数模型,B、C两层为球状模型;3层土壤有机碳密度的变程分别为:54.2、70.9、97.2 m;块金值与基台值比值分别为:0.512、0.708、0.882,表明A、B两层属中等程度变异,C层具有较大的块金值,属于弱变异,说明在小尺度范围具有更明显的空间异质性,也说明不同层次土壤有机碳密度具有不同程度的空间自相关性;Person相关性分析表明不同层次土壤有机碳密度之间具有不同的相关性:A层与B层及C层之间的相关性要小于B层和C层之间的相关性,说明热带雨林中土壤有机碳密度表层与下层受到不同生态过程的控制。(3)普通克里格插值及绘制的空间分布轮廓图表明:在研究尺度上A、B两层不同深度的土壤有机碳密度的空间分布具有一定的一致性,空间异质性明显,呈斑块状分布;C层空间异质性较弱,具有一定的连续性,呈条带状分布;(4)地形引起的水热分配是影响不同层次土壤有机碳密度空间分布格局的一个重要因素。     

国家公园生态系统生产总值核算——以海南热带雨林国家公园为例

海南热带雨林国家公园拥有我国最具代表性、连片面积最大的热带雨林,生态产品丰富,在开展国家公园生态产品价值实现机制探索上具有得天独厚的优势。本研究基于《陆地生态系统生产总值(GEP)核算技术指南》框架,构建符合热带雨林国家公园特色的GEP核算体系,对2019年海南热带雨林国家公园GEP进行核算。结果表明: 2019年,海南热带雨林国家公园GEP为2045.13亿元,单位面积GEP为0.46亿元·km^-2。其中,物质产品价值为48.50亿元,占国家公园GEP总量的2.4%;生态系统调节服务价值为1688.91亿元,占82.6%;文化服务价值为307.72亿元,占15.0%。从不同生态系统类型来看,以山地雨林、低地雨林、落叶季雨林、热带云雾林等为代表的热带雨林生态系统的单位面积价值量远高于人工林及其他生态系统,表明热带雨林生态系统在提供生态系统服务功能方面具有显著作用。此外,本研究还基于国家公园GEP核算结果,提出进一步探索生态产品价值实现路径和实现机制的相关建议。     

海南岛尖峰岭热带山地雨林区26年的热量因子变化特征

尖峰岭热带山地雨林作为中国典型的热带森林生态系统,其长期的气候动态状况对研究全球变化具有重要的意义。本文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,分析了尖峰岭热带山地雨林区热因子的变化趋势。结果表明：26年来,林区热因子（平均气温、平均地温、平均最高/最低气温、平均最高/最低地温、极端最高/最低气温、极端最高/最低地温、地气温差、年积温）均呈上升趋势,其中平均气温、平均地温、地气温差、平均最低气温和极端最高/最低地温升高趋势明显,每10年分别增加0.32 ℃、0.59 ℃、0.27 ℃、0.39 ℃、2.03 ℃、1.62 ℃,最低温度的升高趋势都大于最高温度的增长速率,说明尖峰岭热带山地雨林区气候变暖来自于最低温度升高的贡献。     

海南岛尖峰岭林区近50 年气候突变、异常及变化周期的初步研究

作为中国典型的热带森林生态系统之一, 海南尖峰岭热带森林长期的气候动态变化对于评价气候变化对森林的影响的有着重要的作用。研究采用海南尖峰岭森林生态系统国家野外科学观测研究站尖峰气象观测场1957-2006年的地面常规气象观测资料, 利用累积距平法和Mann-Kendall 检验法以及小波分析法分析了尖峰岭林区气候突变和气候异常以及变化周期特征, 结果表明: 该区近50 年的年平均气温、年平均地温、年平均最低气温在1978 年左右发生了一次由低到高的突变; 平均最高气温、年平均相对湿度和平均水汽压在1988 年左右都发生了一次由低到高的突变; 年蒸发量在1988-1990 年经历由大到小的突变。在1998 年高强度ENSO 事件发生的年份, 气温和地温均出现异常偏高, 表明该林区的气候变化正是对全球气候异常的一次明显响应过程。Morlet 小波分析表明尖峰岭林区气候变化主要存在10~25 年的周期。     

广州典型风水林碳密度特征

以广州市典型风水林为对象,对其生态系统全组分碳储量及其分配格局进行调查和估算,研究碳密度特征及其影响因素。结果显示：风水林生态系统平均碳密度为（259.17±69.67）t/hm²,其中,植被碳密度为（194.04±54.07）t/hm²（占74.9%）（其中以乔木层占绝对优势,达90%以上）,土壤碳密度为（65.13±19.30）t/hm²（占25.1%）;植被和土壤碳密度之间呈显著正相关（P<0.05）;不同优势种类的风水林碳密度差异较大,以米槠（Castanopsis carlesii（Hemsl.）Hayata.）为优势的林分碳密度最大（310.57±62.65 t/hm²）。结果表明影响风水林碳密度的主要因子是林分胸高断面积、林分密度、土壤容重和土壤碳含量,其中,风水林碳密度与胸高断面积、土壤容重和土壤碳含量呈显著正相关,与林分密度呈显著负相关,与植物多样性无显著相关。研究结果对南亚热带林分改造和碳汇林营造具有重要科学意义。