蚂蚁筑巢能够通过改变土壤甲烷氧化/还原微生物及理化环境,调控森林土壤甲烷排放过程及季节动态.以西双版纳热带橡胶人工林群落为研究样地,采用静态箱-气相色谱法测定蚁巢和非巢土壤甲烷排放通量的季节变化,分析蚂蚁筑巢引起热带人工林土壤功能微生物、微生境及土壤养分改变对甲烷排放通量的影响规律.结果表明:1)与非巢地相比,蚂蚁筑巢显著降低了橡胶人工林土壤甲烷排放,年均通量减少59.9％.干季蚁巢土壤是甲烷汇(-1.770 μg·m-2·h-1),相较非巢地减少了 87.2％;湿季蚁巢土壤则为源(0.703 μg·m-2·h-1),其甲烷排放量增加了 152.7％.2)蚂蚁筑巢改变了土壤温湿度及碳氮养分含量.相较于非巢地,蚁巢土壤温度、湿度及碳氮组分含量年均增幅达4.9％～138.5％,其对甲烷排放通量的解释率分别为90.1％、97.3％、27.3％～90.0％.3)蚂蚁筑巢改变功能微生物多样性及群落结构.相较非巢地,蚁巢年均甲烷产生菌群落多样性指数(Ace、Chao1、Shannon和Simpson)变幅为-9.9％～61.2％,且高于甲烷氧化菌群落(-8.7％～31.1％),产甲烷菌和甲烷氧化菌优势属相对丰度变幅分别为46.8％和-6.3％.甲烷产生菌对排放通量的解释率(78.4％)高于氧化菌(54.5％),甲烷产生菌与甲烷氧化菌优势属对排放通量的解释率共为68.9％.4)结构方程表明,甲烷产生菌、氧化菌、土壤含水率为甲烷排放通量的主控因子,其对土壤甲烷排放的贡献率分别为95.6％、95.0％和91.2％,而土壤温度、碳氮组分的贡献(73.1％～87.7％)次之.因此,蚂蚁筑巢主要通过改变甲烷功能微生物多样性及土壤水分状况而影响甲烷排放季节动态.

景观破碎化对物种的影响依赖于斑块属性,斑块属性体现了斑块的类型、面积、形状及其与周围斑块间关系.然而,在破碎化农业景观中这些斑块属性对关键物种的联合影响仍知之甚少.选取中国海南地区的典型农业破碎化景观,实测了 180 个斑块中三类关键物种,分别为害虫-橡胶材小蠹虫(Xyleborus affinis)、传粉昆虫-中华蜜蜂(Apis cerana)和天敌物种-玉米螟赤眼蜂(Trichogrammatid ostriniae Pang et Chen),刻画了各斑块属性,包括斑块类型、斑块面积、形状指数、距天然林距离、是否与橡胶接触、景观中天然林所占比例、是否有林下植物,并使用 3 种机器学习模型(神经网络、随机森林、支持向量机)拟合斑块属性与三类物种丰富度关系,解析斑块属性的相对重要性.结果表明,与支持向量机和神经网络相比,随机森林模型对三个物种的丰富度预测效果均最好,其R2在橡胶材小蠹虫、中华蜜蜂和赤眼蜂中分别达到 0.785、0.845 和 0.798;基于随机森林模型的结果表明,斑块类型对橡胶材小蠹虫和中华蜜蜂丰富度相对重要性高于其他斑块属性;斑块面积对赤眼蜂丰富度影响高于其他斑块属性,且与斑块类型存在交互作用;橡胶林中橡胶材小蠹虫与中华蜜蜂丰富度高于天然林和其他斑块类型,玉米螟赤眼蜂丰富度则在天然林与农田中最高.研究揭示了斑块属性对不同物种丰富度的相对影响,阐明了斑块类型在不同物种中的重要作用,并证实了机器学习是推导斑块属性对物种影响的有效方法.

2021年因海南热带雨林国家公园的建立,园内部分人工林停止经营进入次生自然演替状态,使其林下植物较往年更为丰盛,亟待研究.为了摸清人工林的次生自然演替状态及其对环境的适应策略,在海南热带雨林公园橡胶林中设置390个10 m×10 m的样方,在对海南岛公园内植被分布进行全面调查的基础上,研究该区域林下植物组成以及植物群落特征与环境因子的关系.结果表明,(1)维管束植物共有123科455属808种,其中蕨类植物共有21科31属62种、裸子植物3科3属4种、被子植物有99科421属742种(含单子叶植物15科69属120种、双子叶植物84科352属622种);(2)通过对研究区域的植物物种多样性指数与环境因子之间进行RDA分析,共解释橡胶林下物种多样性指数的18.5％.通过蒙特卡罗随机置换检验,有9个环境因素对橡胶林下物种多样性的解释量达到显著水平(P＜0.05),为最干季度平均温度、最湿季度平均温度、平均气温日较差,而混交、胸径、海拔、年降水量和最干季度降水量、最暖季度降水量.研究表明,林下植物的多样性受多种环境因素的相互作用影响.其中,温度和降水是综合影响林下植物多样性的关键因素,高温、高湿和干旱等因素对橡胶林下植物多样性产生不利影响.此外,海拔的水热条件也是影响林下植物多样性的重要因素.同时,人工林的状态,如胸径、混交也对林下植物多样性产生重要影响.

橡胶树(Hevea brasiliensis)是广布于热带地区的经济林木,是战略物资天然橡胶的主要来源,其物候学的研究对胶园生产管理和评估热带地区植被对全球气候变化的响应方面具有重要意义.早期的物候研究主要服务于苗木繁育、割胶规划和抗逆栽培等生产应用;利用遥感监测植被物候日趋成熟,已广泛应用于橡胶树并成为主流的物候监测方法;橡胶树物候具有明显的时空异质性,对气候变化的响应较为复杂,其中温度和降水是关键影响因子,同时内因(品系、基因和树龄等)和外因(种植密度、地理位置和农业措施等)也共同影响了其物候.为更好服务天然橡胶产业的可持续发展和热区气候变化科学研究,未来的橡胶树物候研究应重点关注多源遥感数据的协同重建、物候指标提取算法的普适化和遥感预测模型的精准化.该文系统梳理了橡胶树物候的监测方法、服务价值、时空格局,提出了存在问题及未来研究方向.

2022年12月28日16:00时,在云南西双版纳勐腊县尚勇镇龙哈村去往龙门村途中的龙门公路旁(101°35′ E,21°19′N,海拔865 m),发现一群以白喉冠鹎(Alophoixus pallidus)、红耳鹎(Pycnonotus jocosus)为主的鸟群,从道路左侧的下层灌丛及橡胶林的中下部陆续飞过公路,进入公路右侧的阔叶林林缘灌丛,其中生长有小果叶下珠(Phyllanthus reticulatus)、毛乌蔹莓(Cayratia japonica var.mollis)及黄毛藜豆(Mucuna bracteata)等植物.现场观察时,发现其中1只鹎,整体颜色为暗褐色,飞羽颜色略带橄榄色,在现场初步鉴定其为灰眼短脚鹎(lole propinqua)的亚成鸟,并拍摄少量照片(图1).

过度扩张的单一种植橡胶(Hevea brasiliensis)林会导致土壤生物多样性丧失和生态系统服务功能衰退,为探究橡胶农林复合措施的实施对土壤生态系统的缓解效应,解析多营养级土壤生物网络结构复杂性对不同橡胶林种植模式生态系统功能的影响有重要意义.本研究在西双版纳地区选取单一种植的橡胶林、橡胶+茶树(Camellia sinensis)、橡胶+大叶千斤拔(Flemingia macrophylla)和热带雨林作为研究对象,分别在干季(3月)和雨季(9月)采集凋落物和土壤样品,进一步鉴定土壤生物群落,测定土壤理化性质、土壤酶活性、凋落物生物量和根系生物量,分析并构建了不同复合种植模式橡胶林的土壤多营养级生物网络.结果表明:(1)总体而言,不同种植模式橡胶林的土壤真菌和节肢动物丰富度均显著低于热带雨林,但橡胶林间作大叶千斤拔可提升土壤细菌和线虫丰富度;(2)相较于单一种植橡胶林,橡胶+茶树模式在干季显著增加了土壤多营养级生物网络的复杂性(边数目增加38.26％、节点数目增加37.59％),且土壤节肢动物在网络结构中占比增加;而橡胶+大叶千斤拔模式则在雨季显著增加此网络的复杂性(边数目增加23.38％、节点数目增加31.58％),且网络结构以植食性线虫、根结线虫、外生菌根和根瘤菌为主的连接中心和模块中心增多;(3)橡胶+大叶千斤拔复合种植模式在干季显著提升土壤总碳氮含量,在雨季则显著增加β-1,4-葡萄糖苷酶和酸性磷酸酶的活性.由此表明,通过间作方式增加橡胶林植物多样性可提高土壤生物多样性和资源输入,有助于土壤多营养级食物网络复杂性和土壤养分协调发展,本文可为探索可持续发展的环境友好型橡胶园种植模式提供重要理论基础和数据支持.

土壤水分在林木植被生长和林木水分循环中发挥着重要的作用,其不但是树木植被水分吸收的主要来源,而且还是养分运转和能量流动的主要介质.土壤水分季节动态及其利用的研究对于认识橡胶林木生长发育对水分变化的响应机制具有重要意义.本文利用连续定位观测数据,对海南西部地区低割龄橡胶林土壤水分季节变化动态进行分析.低割龄橡胶林土壤水分季节变化特征表现为,5月、7—10月份土壤含水量较高,11—1月份次之,2—4月、6月份较低;低割龄橡胶林土壤水分垂直变化特征表现为,随土层深度的增加,土壤含水量逐渐升高,浅层土壤含水量变化剧烈程度大于深层.回归分析结果表明,降水量是影响低割龄橡胶林土壤含水量季节变化的主要气象因子.

橡胶林是我国热带地区重要的经济林,而土壤磷是热带地区植物生长的重要限制因子之一,理解土壤磷转化机理对于生态系统的磷管理和可持续发展具有重要意义.因此,以热带地区海南儋州不同林龄(4、15、31a)橡胶人工林为研究对象,采用Hedley连续浸提法研究了土壤磷组分,磷脂脂肪酸法(Phospholipid fatty acids,PLFAs)分析了土壤微生物群落.结果表明,在橡胶林内各磷组分的相对含量大小顺序为:闭蓄态磷＞中等活性态磷＞活性态磷＞团聚体内磷＞钙磷.随着林龄的增加,橡胶林土壤中的磷组分发生显著变化.4、15、31a橡胶林的闭蓄态磷分别占总提取磷的52.61％、47.17％和34.91％,而活性态磷分别占总提取磷的6.67％、11.32％、13.68％.土壤总微生物、细菌、革兰氏阴性菌(G-)、革兰氏阳性菌(G+)的PLFAs含量均表现为15a＞4a＞31a,而31a橡胶林放线菌、真菌(F)和丛枝菌根真菌(AMF)的PLFAs含量均低于4a和15a.冗余分析(RDA)显示,全氮、有机碳、pH、F、AMF、G-、G+是引起不同林龄橡胶林土壤磷组分变化的重要贡献因子.研究表明,在橡胶林发育过程中,土壤理化性质和微生物群落发生了明显的变化,进而影响到土壤磷的转化过程.

热带地区已有大量原始林转变为其他土地利用类型,影响了陆地生态系统的水源涵养功能.为了明确热带原始林转变为其他土地类型对土壤水源涵养功能的影响,在海南中部山区选择4种典型土地利用类型,包括林龄大于100年的原始林(VF)、10年生次生林(SF)、12年生槟榔林(AF)和35年生橡胶林(RF),评估土地利用变化对土壤持水性能和水源涵养功能指数(SWI)的影响.结果表明:与原始林相比,表层土壤(0～10 cm)中,其他土地类型土壤持水性能指标均降低,12年槟榔林各土层指标均最低.土壤含水量和最大持水量与植被郁闭度、土壤有机质和土壤容重显著相关,表明郁闭度、土壤有机质和紧实度的改变是土壤持水性能变化的重要原因.与原始林相比,次生林、槟榔林和橡胶林土壤水源涵养功能分别减少27.7％、54.3％和11.5％,不同土层的差异各异,橡胶林仅表层土壤水源涵养功能显著降低.植被郁闭度、土壤有机质和土壤容重可解释土壤水源涵养功能变量的83.3％.土地利用转变显著改变了土壤持水性能和土壤水源涵养功能,相比12年槟榔林,35年橡胶林能更好地保持土壤水分,土地管理中增加土壤有机质和减少土壤紧实度可改善土壤持水性能及水源涵养功能.

采用样方与沿途记录的方式,调查西双版纳橡胶林下植物物种多样性.以此为基础,通过相关文献资料及结合当地传统利用方式对该林下食用植物资源的种类组成、性状、食用类别等进行统计分析.结果表明:西双版纳橡胶林下食用植物资源共计66科141属169种,占资源植物总科数的66.67％,总属数的46.84％,总种数的40.82％;169种食用植物资源可划分为8大食用类别,其中野蔬类的占绝大多数,有80种,占食用植物资源总种数的47.34％;性状以草本类为主,有77种,占食用植物资源总种数的45.56％.