全球变暖是当前全球气候变化的主要现象,影响着陆地生态系统的碳循环.森林土壤是陆地生态系统中最大的碳库,森林土壤有机碳及其不同组分的积累受到气候变暖的影响,许多研究普遍发现短期增温减少土壤有机碳及其活性碳组分,但尚不清楚这种负效应在长期增温下是否仍存在和有机碳组分是否变化.以鼎湖山季风常绿阔叶林为研究对象,采用红外辐射模拟增温,探究长期增温对南亚热带森林土壤有机碳及其组分的影响.2017-2021年的连续增温观测结果表明:与对照相比,在表层土壤中,增温处理下土壤有机碳含量显著增加4.5％,其中土壤重组有机碳库显著降低9.1％,轻组有机碳库显著增加9.8％,易氧化有机碳含量显著增加5.8％,但微生物生物量碳、可溶性有机碳、惰性有机碳和络合态碳含量不变.增温持续时间显著影响土壤有机碳、微生物生物量碳、易氧化有机碳、可溶性有机碳、轻组有机碳库、重组有机碳库、惰性有机碳和络合态碳.增温处理与增温持续时间的交互作用显著影响微生物生物量碳、易氧化有机碳和重组有机碳库,但对土壤有机碳、土壤可溶性有机碳、惰性有机碳、络合态碳和轻组有机碳库无显著影响.综上所述,长期增温背景下南亚热带季风林的土壤有机碳因土壤活性有机碳组分的增加而增加,使总有机碳增加的生物调控作用可能比矿物保护作用强,但减少的惰性碳组分和增加的活性碳组分可能会使土壤有机碳稳定性下降.本研究结果探讨了南亚热带森林表层土壤有机碳及其组分对长期增温的响应,与大多数研究所发现的短期增温使表层土壤有机碳含量减少形成对比,结果可为预测未来该地区土壤碳库的变化特征提供科学依据和理论支持.

半湿润常绿阔叶林是集中分布于云贵高原和滇西山地同海拔地段、发育于亚热带半湿润季风气候下的一类森林植被.该植被类型在《中国植被》(吴征镒,1980)和《中国植被志》(郭柯等,2020)中均没有被单独列出,而在《云南植被》(吴征镒和朱彦丞,1987)和《云南生态系统名录》(高正文等,2020)中,均被命名为"半湿润常绿阔叶林植被亚型",在《中国常绿阔叶林:分类、生态、保育》中被划为典型常绿阔叶林植被型下的"西部典型常绿阔叶林植被亚型"(宋永昌,2013).这一植被类型被认为是云贵高原的水平地带性植被,为中国所特有(Zhu et al,2019).

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.

物种的空间分布格局和种群结构受生境过滤、扩散限制、种内和种间相互作用等多重过程的影响.研究物种的空间分布格局、物种关联及其与环境因子的关系,有利于揭示生物多样性维持机制,探索群落稳定演替的生态过程.季风常绿阔叶林作为我国热带-亚热带交错区典型的地带性植被类型,是研究交错区物种空间分布格局的重要平台.本研究基于普洱30 ha季风常绿阔叶林动态监测样地的调查资料,采用点格局分析的方法,对3种不同种子扩散方式的优势种即短刺锥(Castanopsis echidnocarpa)、茶梨(4nneslea fragrans)、西南桦(Betula alnoides)的空间分布格局及其随尺度的变化进行研究,分析了生境过滤和扩散限制对物种空间分布格局的影响以及不同生活史阶段间的种内和种间关联.结果显示:短刺锥和茶梨在山脊和山坡分布居多,而在沟谷较少,西南桦则主要分布于山坡.3种优势种在完全随机模型下所有尺度上均表现为聚集分布,且聚集强度随空间尺度的增大而减小.排除生境异质性后,所有优势种只在小尺度上表现为聚集分布,大尺度上为随机分布或规则分布.扩散限制对短刺锥和茶梨的分布格局影响较小,而对西南桦的分布格局影响较为显著.在种内不同径级的空间关联上,短刺锥和茶梨种内不同生长阶段树木之间存在相关性,但西南桦则相关性不明显;在种间关联上,短刺锥和茶梨为正相关,和西南桦为负相关,茶梨和西南桦则正、负相关都存在.本研究表明,物种的空间分布格局是物种本身属性和环境条件的综合反映,其中生境过滤和扩散限制的关联效应是影响物种空间分布的主要原因.

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.

探明生态系统水源涵养服务格局演变对中国生态系统水源涵养保护和管理具有重要意义.采用水量平衡模型,探明1990-2018年中国生态系统水源涵养分布特征,从全国、分区和栅格3个尺度揭示中国水源涵养演变规律.结果表明:(1)中国生态系统水源涵养时空异质性显著,整体南高北低、东高西低.不同植被水源涵养服务差异显著,以常绿阔叶林最高,草地最低.(2)中国水源涵养服务随高程升高呈阶梯式下降,随坡度变化因坡度梯度而不同,平坡区随坡度升高而升高,缓坡一陡坡区随坡度升高而降低.(3)中国多年平均水源涵养量为1.54× 1012 m3/a,以热带-亚热带季风区为主导,约占总量的77.9％.水源涵养服务演变全国尺度显著下降,分区尺度仅温带大陆气候区显著下降.(4)栅格尺度仅16.0％栅格变化显著,主要为极显著降低和显著降低,约占栅格总数的7.61％和5.30％,主要分布于藏东南、云贵高原西部、冀东北、浑善达克沙地、天山东麓和台湾省等地,它们是中国水源涵养保护与建设的重点区域.

以南亚热带地区保存相对完好的鼎湖山?大岭山?白云山的季风常绿阔叶林为研究对象, 分析比较了各群落的生活型谱?Raukiaer 叶特征?群落果实类型和植物观赏特性等主要性状特征.结果表明, 这3 个群落以高位芽植物占绝对优势, 单叶?革质?全缘?中叶比例较高; 3 个群落由于演替时间的不同, 生活型谱有所差异, 鼎湖山云南银柴—香楠群落内中高位芽植物数量最多, 大岭山华润楠—慧竹群落以中高位芽和小高位芽植物为优势, 而白云山荷木—九节群落中小高位芽植物为优势; 不同叶特征植物比例也有所不同, 鼎湖山云南银柴—香楠群落中具中型叶?纸质叶等中生植物特征比例高于其他两个群落; 3 个群落中肉质果植物占优势, 果实以被动扩散为主; 3 个群落中在花?果?叶和其它部位(根?茎及树型姿态)具有一定的观赏价值植物分别有69?56?41 和34 种.在这些结果的基础上可以对南亚热带地带性城市森林群落建设提出适当建议.

烷烃和烯烃类挥发性有机化合物(volatile organic compounds,VOCs)参与大气光化学反应并且影响全球碳循环,在大气化学中扮演重要角色.氮沉降持续增加会改变森林土壤生态过程,从而影响森林地表VOCs通量.本研究使用静态箱采样,大气预浓缩GC-MS联用仪分析了鼎湖山两种典型森林——马尾松林(pine forest,PF)和季风常绿阔叶林(monsoon evergreen broadleaf forest,BF)地表烷烃和烯烃通量对模拟氮沉降的响应.结果表明,自然氮沉降下,PF地表是烷烃的“汇”,烯烃的“源”;其中正十一烷吸收量最大(-117.616±73.048 pmol·m-2·s-1),α-蒎烯释放量最大(220.301±159.543 pmol·m-2·s-1).BF地表是烷烃和烯烃的“源”.施氮使森林地表VOCs源汇功能发生转变,PF地表变为烷烃的“源”,氮处理促进烷烃的释放,且随着氮水平的升高,促进效果显著增强.施氮后PF地表变为烯烃的“汇”,氮处理抑制烯烃的释放,且低氮处理的抑制效果更为显著.BF地表变为二者的“汇”.两林型间烷烃通量差异显著,烯烃通量在同林型中因化合物不同而差异显著.

通过对土壤总有机碳(SOc)、易氧化有机碳(ROC333、ROC167、ROC33)、颗粒有机碳(POC)、微生物量碳(SMBC)、溶解性有机碳(DOC)的测定,探讨模拟酸雨(pH 3.0、pH 3.5、pH 4.0、对照CK)对鼎湖山三个不同演替阶段森林(季风常绿阔叶林、针阔混交林、马尾松针叶林)土壤碳库稳定性及碳库管理指数的影响.结果表明:模拟酸雨增加了总有机碳的含量和各组分活性有机碳的含量(P＜0.05),但酸雨在一定程度上抑制了土壤中微生物量与活性.土壤中各组分活性有机碳与总有机碳呈显著相关,其中ROC333和POC的含量与SOC关系最为密切,相关系数分别为0.853、0.846;碳库管理指数(CMI)结果表明,碳库活度(L)及碳库活度指数(LI)随森林的正向演替有下降的趋势,CPI与CMI呈现相反的趋势.在土壤有机碳及部分活性碳组分增加,碳库活性降低的前提下,土壤碳库稳定性增加.从各项指标的变化幅度可以得出:南亚热带森林土壤随森林群落正向演替而对模拟酸雨响应有更加敏感的趋势,各指标间的敏感性表现为CMI＞R333 ＞POC＞SMBC＞R167 ＞R33 ＞LI＞DOC＞CPI＞SOC.

为探索植物非结构性碳水化合物(NSC)组分随环境的变化特征,在云南普洱季风常绿阔叶林原始林选取6块60 m×60 m样地进行野外调查,各样地分别选择重要值前10位的物种进行取样,通过测定不同样地主要物种的NSC及其组分和样地环境因素,分析其非结构性碳水化合物与环境的关系.结果显示:(1)云南普洱季风常绿阔叶林植物中总体淀粉、可溶性糖、NSC含量分别为13.91％、3.31％、17.21％,淀粉和NSC含量在各器官中排序依次为根＞干＞枝＞叶,而可溶性糖含量排序依次为叶＞根＞枝＞干;淀粉、可溶性糖、NSC含量变异最大值分别为叶片19.09％、干15.32％和根16.30％.(2)云南普洱季风常绿阔叶林植物不同器官中淀粉含量仅与凋落物厚度、土壤pH及速效钾、全钾存在显著正或负相关关系,可溶性糖含量与海拔高度及土壤理化性质存在显著正或负相关关系;但茶梨与红椎中淀粉含量与土壤有效磷或全磷存在显著正相关关系,茶梨各器官中可溶性糖含量与所有环境因子均无显著相关性,红椎根中可溶性糖含量与pH值、枝中可溶性糖含量与全钾分别呈显著负相关关系;短刺椎各器官中淀粉含量与所有环境因子均无显著相关性,可溶性糖含量则与水解性氮、有效磷含量呈显著负相关关系,与坡度、全钾含量、凋落物厚度呈显著正相关关系.(3)单因素回归分析显示,海拔高度、有机质、水解性氮、全氮影响季风常绿阔叶林的总体可溶性糖含量,而其淀粉含量则主要受pH值影响.研究发现,季风常绿阔叶林NSC受环境因子影响,但不同NSC组分的环境影响因子不同.