非结构性碳水化合物(NSCs)包括淀粉和可溶性糖,两者之间的相互转化可以增强植物对环境胁迫的抵抗力.热带雨林在陆地生态系统碳库和缓解气候变化中占有重要地位,同时也是大气氮磷沉降的热点区域.目前,热带雨林原始林和次生林优势植物叶片NSCs对长期氮磷输入的响应尚不清楚.该研究基于海南尖峰岭原始林和次生林10年的氮磷添加实验,探究长期氮磷输入对两种森林各8个物种叶片NSCs的影响,并分析叶片性状、光合作用参数和土壤养分含量与NSCs的关系.研究结果表明,次生林优势植物叶片相对于原始林优势植物叶片有更高的可溶性糖和NSCs含量.低氮添加显著降低了原始林优势植物叶片淀粉的含量,磷添加显著增加了原始林优势植物叶片可溶性糖的含量,氮磷同时添加提高了原始林优势植物可溶性糖与淀粉的比值,而氮磷添加对次生林优势植物叶片NSCs含量均无显著影响.两种森林8个物种的叶片NSCs含量均与叶片pH和比叶面积负相关,而与叶片碳含量、光合速率和光合氮利用效率正相关.次生林土壤有效氮含量、总磷含量与叶片NSCs含量显著正相关.上述结果表明热带雨林优势植物叶片NSCs受到叶片性状和土壤养分的综合影响.该研究从叶片碳经济角度揭示了原始林优势植物相对于次生林优势植物对大气氮磷沉降的响应更敏感,并呼吁加强对热带原始雨林的保护.

生态位与种间联结研究可揭示目标群落植物种间关系,为促进人工林向天然林转型发展提供理论支持.本研究基于海南热带雨林国家公园尖峰岭片区杉木人工林固定样地调查数据,分析群落重要值排名前20的主要木本植物的生态位与种间联结特征.结果表明:杉木人工林群落包含木本植物55科101属163种,群落物种组成复杂.作为建群种的杉木,其重要值及生态位宽度均为最高,占据群落绝对优势地位,与大多数木本植物都存在较大的生态位重叠与生态相似性,其中重叠程度最高的植物为海南杨桐.群落的生态位重叠与生态相似性均值分别为0.54和0.49,2种生态位指标的变化趋势基本一致,部分物种对资源的需求较为相似.主要木本植物的总体联结性表现为显著正联结,x2检验、联结系数、Pearson相关系数和Spearman秩相关系数显示,正关联种对的数量多于负关联种对的数量,但显著关联种对占比较低,反映出群落稳定性较强,物种能够稳定共存,多数物种间未形成紧密联系.综合来看,杉木抑制了热带天然树种的更新,可利用海南杨桐、岭南山竹子及鹅掌柴等对国家公园内的杉木人工林进行自然化改造修复.

地上植物资源向地下部输入被认为是调控土壤生物群落的关键因素,因为植物是几乎所有土壤生物的主要能量来源.然而,关于植物凋落物特性和多样性如何影响土壤微生物和微型动物的多样性和群落仍然知之甚少.本研究以土壤细菌和线虫为研究对象,通过盆钵试验,设置单一添加不同热带森林优势植物种凋落物,以及构建不同种凋落物混合的多样性梯度(1种、2种、4种和7种),探究不同植物凋落物本身特性及多样性对土壤细菌和线虫群落的影响.结果显示:(1)凋落物添加显著提高了土壤碳、氮、有效磷、有效钾含量,并显著增加了土壤pH值.(2)与对照处理(不添加凋落物)相比,添加单一植物种凋落物降低了细菌和线虫多样性.(3)与对照处理相比,单独添加不同植物种的凋落物对细菌和线虫群落均有显著影响.然而在不同凋落物添加处理之间,只有望天树凋落物处理与其他处理间细菌群落具有显著差异,其余处理间细菌和线虫群落差异均不显著.(4)凋落物多样性会显著影响细菌和线虫多样性及群落组成,具体表现为细菌和线虫多样性随凋落物多样性梯度增加而增加.相较于低的凋落物多样性处理(CK、1种、2种),高多样性条件下(4种和7种)细菌和线虫群落相似度更低.上述研究结果表明地上凋落物多样性不仅会直接影响土壤微生物群落,还将通过级联效应影响更高营养级别的土壤动物群落.研究结果对于深入理解植物与细菌和线虫多样性及群落的关系、热带森林中土壤养分斑块的聚集效应、生物多样性的维持机制,以及全球变化背景下植物多样性丧失对土壤生态系统的潜在影响等方面都提供了重要的理论参考价值.

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.

微生物生物量与群落结构在碳循环过程中起着至关重要的作用.底层土存有大量有机碳,但有关微生物群落的研究多集中在表层土壤,深层土壤的微生物群落变化及影响机制尚不确定.本研究采用磷脂脂肪酸技术分析西南地区西双版纳热带雨林、哀牢山亚热带阔叶林和丽江温带针叶林3种森林生态系统不同土壤深度(0～20、20～40、40～60、60～80和80～100 cm)的土壤微生物生物量及群落结构,探讨其在不同森林类型及土壤深度下的变化特征及影响因素.结果表明:随土壤深度的增加,3种森林生态系统的有机碳和全氮逐渐降低,微生物生物量显著下降;真菌∶细菌比(F∶B)逐渐减小,革兰氏阳性菌∶革兰氏阴性菌比(G+∶G-)显著增大,微生物群落结构由G-为主的富营养型细菌结构逐渐转变为以G+为主的寡营养型细菌结构.3种森林生态系统的土壤生物量没有显著差异,但微生物群落结构差异显著.哀牢山亚热带阔叶林与丽江温带针叶林0～20 cm的F∶B显著大于西双版纳热带雨林,而西双版纳热带雨林0～100 cm的G+∶G-显著大于丽江温带针叶林和哀牢山亚热带阔叶林.冗余分析发现,土壤有机碳、全氮和碳氮比(C∶N)等是影响微生物生物量的主要因素,共同解释度为78.3％.逐步回归分析表明,C∶N是影响F∶B和G+∶G-的最主要驱动因子.随着土壤深度的增加,微生物群落结构的改变和微生物生物量的下降可能强烈影响西南地区森林土壤有机碳的动态变化.

海南热带雨林国家公园森林资源富集,探究该地区景观格局时空演变特征,对维护海南岛生态安全屏障具有重要意义.该研究依托 2015 年和 2020 年海南热带雨林国家公园地表覆盖数据,建立景观分布格局体系,采用景观格局指数、单一景观动态度和景观转移矩阵的方法,分析海南热带雨林国家公园 10 类土地覆盖类型的景观格局变化特征,探究其变化的影响因素.结果表明:(1)2015-2020 年,海南热带雨林国家公园整体景观破碎度呈现降低趋势,空间集聚性增加,综合动态度较小,景观类型整体较稳定.(2)雨林优势种常绿阔叶林面积不断增加,破碎度减小,呈正向增长态势;针叶林与灌木林面积减少;部分水体转化为湿地等,面积减小;其余景观类型面积占比较小,按自然演替方向发展变化.(3)景观格局演变主要以雨林自然演替为主,其次受政策、气候等因素综合影响.综上所述,自开展海南热带雨林国家公园体制试点以来,其景观格局趋于稳定.政策引导发挥着重要的正向作用,有针对性地开展热带雨林景观保护及修复工作,有助于海南热带雨林国家公园可持续发展.

世界自然遗产地是全球最具有保护价值的自然保护地,强调全球突出普遍价值的完整性和在全球的唯一性.世界自然遗产有助于更好地保护生态系统的完整性和原真性,促进人类与自然的可持续发展.该研究在大量文献资料的基础上,以海南潜在世界自然遗产地(海南热带雨林国家公园)原生动植物及植被群落(亚洲北缘热带雨林)为研究对象,从植被类型、物种多样性、区系组成、特有种等生物生态过程方面,评估海南潜在世界自然遗产地的全球突出普遍价值.结果表明:(1)海南潜在世界自然遗产地分布有 3653 种野生维管植物,资源植物种类丰富.陆栖脊椎动物有 540 种,各类野生动物占全国的比例高达 10%～30%,生物多样性极高.(2)植物区系独特,海南岛的热带雨林植被区划属于印度-马来雨林群系,属马来区的部分呈现出热带性和与中国华南大陆的共源性显示出明显的热带边缘性质,为中国华南植物区系与亚洲热带雨林的过渡类型.(3)植物区系中的植物物种特有性较低,特有属仅有 7 个,特有种仅约占岛内植物的 1/10,较低的特有性表明了其大陆起源特征,是生物多样性不可替代的元素,具有鲜明的环境指示特色.该研究明确了海南潜在世界自然遗产地在全球背景下的突出普遍价值,为海南未来申遗提供科学依据和技术支撑.

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Illumina Miseq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(operational taxonomic units,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(Hymnenobacter)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=0.5792,P=0.004).基于群落非参数性检验的环境向量拟合分析(environmental vector fitting,Envfit)结果表明,对叶内生细菌群落物种组成影响最大的是叶全钾含量(leaf potassium content,LKC)与比叶面积(specific leaf area,SLA).有明确分类信息且功能己注释的叶内生细菌OTUs占总OTU数的54.63％,涉及28类代谢功能群,其中固氮功能群、好氧化能异养功能群、纤维素分解功能群、甲醇氧化功能群、甲烷氧化功能群、尿素分解功能群等6类功能群的相对多度在非豆科的厚壳桂属(Cryptocarya)显著高于豆科的红豆属(Ormosia)植物.非度量多维尺度分析(non-metric multidimensional scaling,NMDS)结果表明,细菌代谢功能群主要受SLA和叶全磷含量(leaf phosphorus content,LPC)影响.尖峰岭热带山地雨林非豆科植物叶内生细菌群落中相对多度较高的碳、氮代谢功能群可能是其对低有效养分的土壤环境的适应性机制之一.

叶片温度是植物能量交换和生理过程发生的重要微环境参数.叶片热力性状能够在一定程度上调控叶片温度,避免极端温度对叶片的伤害.但目前针对叶片热力性状的研究还很少.该研究选择云南省从热带到温带具有明显水热梯度的4种典型植被类型:干热河谷植被、热带雨林、亚热带常绿阔叶林、温带针阔混交林,对其冠层优势树种的叶片热力性状进行了系统地研究.这些性状包括了可能影响叶片温度的形态、光学、材料特性、解剖和生理的23个性状.研究结果表明:干热河谷植被的植物主要依靠蒸腾降温,叶片薄,叶寿命短,主要为"快速投资-收益"型植物;热带雨林植物叶片大,蒸腾速率不高,不利于降温,较厚的叶片、较高的含水量能在一定程度上缓解高温,采取"慢速投资-收益"策略;亚热带常绿阔叶林很少发生极端温度,叶片没有明显的热适应性状,叶片厚,叶寿命长,采取"慢速投资-收益"策略;温带针阔混交林植被的叶片小而厚,多成簇状生长,有一定保温作用.温带针阔混交林的冠层常绿植物光合速率较低,偏"慢速投资-收益"型;而落叶植物的光合速率较高,偏"快速投资-收益"型.该研究系统地研究了热力性状与植物适应策略沿水热梯度的变化,为深入认识植物对环境适应策略提供了理论基础.

中国的热带雨林主要分布在西藏东南部、云南南部、广西南部、台湾南部和海南岛,它们具有与亚洲热带季风气候地区其他热带雨林类似的群落结构、生态外貌和物种多样性,是亚洲热带雨林的北缘类型.由于发生在热带季风气候地区北缘,受到季节性干旱和热量不足的影响,它们在植物区系组成上缺少典型的热带分布属种;在生态外貌上,低地的热带雨林的林冠层中具有一定比例的落叶树种,大高位芽植物和附生植物比例相对较低,而藤本植物和叶级谱上的小叶植物更为丰富;与热带亚洲非季节性气候地区的低地热带湿润雨林有一定区别,被称为热带季节性雨林.中国的热带季节性雨林在西南部与热带山地的常绿阔叶林交错过渡,在南部与亚热带常绿阔叶林交错过渡.通过比较,云南与广西的热带季节性雨林在群落结构和生态外貌特征上最接近;云南含龙脑香科植物的热带季节性雨林尽管分布海拔偏高(可分布到海拔1 100 m,最高可达1 300 m),但体现了低地热带雨林的群落结构特征,并在植物区系组成上具有最高比例的热带亚洲分布属种.中国不同地区对热带雨林研究的文献在对其界定、分类、描述及生态外貌特征和树种丰富度等方面的记载都不尽相同.该文简要评述了中国热带雨林的群落特征、研究的情况和存在的问题,期望能对中国热带雨林的深入研究、保护和管理提供参考.