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.

为探明华石斛(Dendrobium sinense)潜在适宜分布范围,运用地理信息系统GIS技术和MaxEnt模型,基于 25 个野外调查的分布数据,以气候变量和地形变量为环境预测因子,对华石斛当前及未来时期的适宜生境进行预测.结果表明,华石斛在海南岛内的潜在适宜生境面积约为403.4 km2,占海南岛总面积的1.1%,主要分布于海南热带雨林国家公园霸王岭分局、鹦哥岭分局、尖峰岭分局、吊罗山分局以及五指山分局管辖区域,零星分布于黎母山分局管辖区、五指山市南部、琼中县、万宁市、保亭县和三亚市等地.华石斛适宜分布区域极其狭窄,适宜生境斑块化,呈现较为严重的破碎化.海拔、降水量季节性变异系数、最湿季降水量及最暖月最高温是影响华石斛种群分布格局的主要环境因子,华石斛的最适宜生境条件为海拔1 070～1 600 m,降水量季节性变异系数0.80～0.88,最湿季降水量1 700～2 266 mm,最暖月最高温18℃～25℃.相比于当前,2050年在RCP4.5、RCP8.5气候情景下,华石斛的潜在适宜生境分别减少19.1%和19.5%,2070年减少19.7%和19.8%.预测模型的3个评估指标(AUC=0.997±0.003,Kappa系数=0.990±0.03,TSS=0.990±0.03)表明该模型具有较好的预测能力.目前华石斛种群主要分布于海南热带雨林国家公园内,需加强就地保护,同时兼顾对其附生宿主树的保护;猕猴岭东北部及南部、鹦哥岭南部存在大片非常适宜和高度适宜生境,可作为华石斛未知种群调查的重点区域.

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.

研究热带云雾林植物N、P及可溶性糖分配规律,对了解植物生长及对环境的适应性有重要意义.通过测定海南岛3个林区热带云雾林282种植物的枝条与叶片中N、P和可溶性糖含量,比较枝条、叶片中各个养分的差异,分析养分间的关联性.结果表明,植物叶片N、P和可溶性糖含量均显著高于枝条,其中枝条和叶片可溶性糖含量分别为(15.06±9.4)和(32.14±19.57)g·kg-1,氮含量分别为(3.48±1.02)和(9.51±5.26)g·kg-1,磷含量分别为(0.23±0.15)和(0.56±0.44)g·kg-1.黎母山植物枝条、叶片的N和P含量最高,霸王岭植物最低;霸王岭植物枝条可溶性糖含量显著高于黎母山和尖峰岭,而霸王岭植物叶片可溶性糖含量显著低于黎母山和尖峰岭.在植物枝条、叶片中,N与P含量均呈显著正相关,而可溶性糖与P含量无显著相关性;在枝条与叶片之间,可溶性糖含量无显著相关,而N含量和P含量显著正相关.此外,P元素是海南岛热带云雾林植物生长及种群发育的主要限制性因子.

热带森林作为全球最为重要的陆地生态系统之一,在当前气候变化背景下,其碳循环动态对于全球碳平衡状况及碳收支估算具有重要的影响作用.本研究利用尖峰岭热带山地雨林长期样地(P8401、P8402、P8901)自1984 ～2013年的清查数据,分析生物量长期动态变化,并结合降水等环境因子,试图探求尖峰岭热带山地雨林固碳能力的影响机理.结果表明:海南岛尖峰岭热带山地雨林仍然具有一定的碳汇能力,碳汇速率平均为0.71±0.22mg·C·hm-2 ·a-1,与世界其他地区热带森林碳汇能力相当,但其碳汇能力却存在逐渐减少的趋势.碳汇能力的减少主要源于干旱和台风暴雨导致死亡生物量的显著增加,但不同样地间存在明显的差异,说明极端气候事件对热带森林固碳能力的影响同时也受局地环境条件和森林自身状况的影响,急需开展更多点上热带森林固碳能力对气候变化的影响研究,以减少热带森林在全球碳循环中估算中的不确定性.

研究了中国东方蜡蝉属Pyrops Spinola,并记述采自我国海南的l新种:尖峰岭东方蜡蝉Pyrops jianfenglingensis sp.nov..文中还提供了中国该属多数种类的外部形态及雄性外生殖器特征图,以及中国种类的检索表.

热带山地雨林中植物不同性别系统的数量和空间分布特征如何?是否受自然环境条件影响?这些问题的回答有助于更深入理解群落物种多样性是如何形成的.本文以海南尖峰岭热带山地雨林60 ha大样地中胸径大于1 cm的木本植物为研究对象, 描述了样地内木本植物性别系统的数量特征, 分析了雌雄异株植物空间分布与地形因子的相关关系.结果表明:大样地内289种木本种子植物中有两性花植物176种, 单性花植物113种;在单性花植物中, 51种为雌雄同株, 62种为雌雄异株.单性花植物植株数占所有植株总数的36.2％;雌雄异株植物植株数占所有植株总数的21.5％, 占单性花植物植株数的59.5％.在20 m×20 m样方的空间尺度, 雌雄异株植物呈现聚集分布的物种共有31种.以20 m×20 m样方为分析单元, 雌雄异株植物种类的性别比例与海拔、凹凸度和坡度呈弱正相关;个体相对多度仅和海拔呈弱正相关, 与坡度和凹凸度无相关;而3个性别系统多样性指数与海拔、凹凸度和坡度均无显著关联.可见雌雄异株植物在海南热带山地雨林中占据了较大的比例, 但大部分种类种群较小, 其数量分布特征与地形因素紧密相关, 雌雄异株植物的存在对群落物种多样性的形成有较大贡献.

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.

海南岛位于我国南部,地处热带北缘,其独特的岛屿气候环境孕育了丰富的生物资源,为我国生物多样性热点地区之一.为探究岛内的翼手目物种多样性状况,本研究组使用雾网、蝙蝠竖琴网等工具,于2002年至2016年先后对海南岛进行了15次翼手目多样性调查,并根据其外形与头骨特征及系统发育学方法进行标本鉴定.共获取了1,025号标本,隶属5科15属31种,其中2016年12月21日在海南琼中捕获的艾氏管鼻蝠(Murina eleryi)为海南岛蝙蝠分布新记录.结合前人调查及发表结果统计,岛内共有翼手类8科20属41种.同时基于本调查采集位点和前人调查位置信息(共计363个位点),结合WorldClim 32种气候数据,运用最大熵模型(MaxEnt)对海南岛翼手目物种的分布进行预测,结果显示五指山、吊罗山、鹦哥岭、尖峰岭及海口火山口国家地质公园等地为翼手目物种多样性较丰富的区域,而三亚、澄迈、屯昌、临高、琼海等地翼手目物种多样性较低.本研究结果为海南岛翼手目资源分布及多样性状况提供了基础资料,也为岛内后续开展翼手目资源保护管理、蝙蝠疾病防控等提供了重要的参考依据.