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.

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.

为了区分热带森林的群落特征并了解其群落特征与地形因子之间的相互关系,以西双版纳20 hm2森林动态监测样地为研究对象,对样地内500个森林群落样方采用Cluster聚类分析方法进行分类和采用除趋势对应分析(DCA)、典范对应分析(CCA)方法进行排序.结果表明:(1)西双版纳热带森林动态监测样地森林群落分为2个类型:热带季节雨林和热带山地常绿阔叶林;(2)植被类型的划分与CCA排序的结果相吻合,CCA排序轴第一、二轴呈现了海拔和凹凸度的梯度变化,并且两者总体上可以对83.9％的植被分布格局进行解释,表明海拔和凹凸度因子对该地区植被类型的分布起着决定性作用;(3)对优势物种的DCA和CCA排序表明不同物种对地形的要求存在差异,其分布格局同样主要受海拔和凹凸度的影响;(4)聚类分析与DCA和CCA排序的结果,同时表明了该地区森林植被的垂直分布格局.此方法可有效解释植被分布格局与地形之间的内在联系,为热带森林的管理和保护提供科学依据.

基于地理格局对西双版纳热带雨林的干湿度梯度效应和生态化学计量学的研究思路,结合野外试验监测和室内分析,对西双版纳热带雨林土壤-植物系统元素化学计量特征对海拔和干湿度效应响应进行了研究探讨,结果发现:西双版纳热带雨林土壤和叶片碳氮磷化学计量特征均不同程度的受到海拔和干湿季影响.季雨林与山地雨林的水热梯度受海拔梯度重要影响,随海拔梯度升高,土壤含水率变化显著,且含水率在干湿季均对土壤有机碳(SOC)存在显著影响(P＜0.01),雨季其对土壤全氮(STN)和土壤全磷(STP)的影响要显著于干季;叶片全磷(TP)随含水率的增大而升高,而叶片全氮(TN)在干季会随含水率的升高而增大,雨季含水率升高到一定程度时会抑制TN含量的增加并出现单峰现象;而土壤C/P与海拔和干季土壤含水率的极显著相关性(P＜0.01)及干季叶片C/N与叶片含水率的显著相关关系(P＜0.05)说明,干季水分匮乏条件下,土壤含水率影响土壤P的矿化度和植物对P的吸收利用水平,而且叶片C/N对反馈植物水分含量具有明显指示作用.因此,水热梯度是土壤-叶片系统碳氮磷生态化学计量特征变化的重要驱动因素.此外,全球变化区域响应方面,多雨高温可能会削弱季雨林叶片C的同化能力,且叶N含量降低,但受氮沉降的影响,对C/N的影响尚无法确定;由于P循环对其他元素的耦合作用,雨林土壤-叶片系统的元素循环周期将会被缩短,但干季山地雨林植物生态系统P的限制作用有可能会减弱.

研究了云南西双版纳热带不同海拔梯度山地雨林枯落物层及土壤层水文功能.结果表明:土壤容重随着海拔的增加而降低,土壤总孔隙度、非毛管孔隙度、毛管孔隙度、土壤最大持水率、最大持水量、有效持水量和土壤含水量随海拔的增加而增加,局部有所波动;雨季前期含水量、饱和含水量和有效调蓄水空间随海拔的增加而增加,其中,饱和含水量和土壤有效调蓄水空间在不同海拔区差异均显著(P＜0.05).土壤渗透性能与总孔隙度和非毛管孔隙度均呈极显著正相关关系(P＜0.01),其中,非毛管孔隙对土壤渗透性的影响更为显著.不同海拔枯落物未分解层厚度均占总厚度的一半以上,枯落物厚度均表现为未分解层＞半分解层;枯落物总蓄积量和半分解层蓄积量占枯落物总蓄积量的比例均随海拔的增加而增加,说明低海拔枯落物分解速度较慢,高海拔枯落物分解速度较快.不同海拔枯落物半分解层和未分解层最大持水量、最大持水率、自然含水率、有效拦蓄率和有效拦蓄量均随海拔的增加而增加,并且各海拔未分解层均高于半分解层,而有效拦蓄量深度随海拔的增加而降低,局部有所波动.综合未分解层和半分解层的变化规律可知,高海拔拦蓄能力较强,低海拔较弱.不同海拔枯落物持水量随着浸泡时间增加而增加;枯落物吸水速率随着浸泡时间增加而降低,12 h后枯落物吸水速率逐渐趋于饱和.不同海拔枯落物持水量与浸水时间可用对数方程表示;吸水速率与浸泡时间可用冥函数方程表示.综合分析各项因子,低海拔热带山地雨林水源涵养能力普遍低于高海拔.

热带森林是云南的重要植被类型,虽对云南热带森林植被的系统分类及研究在《云南植被》中有所体现,并发表了大量论文,但在植被类型的划分、命名及其解释上却不尽相同,特别是对群系的记录很不全面.该文总结已掌握的研究资料,参考世界类似热带森林植被的研究成果,系统地对云南热带森林植被的类型、分类、物种组成和群落特征等进行了归纳.结果表明:云南的热带森林植被包括3个主要的植被型,即热带雨林、季雨林、季节性湿润林.云南的热带雨林是在亚洲热带北缘季风气候下发育的在水分、热量和分布海拔上均到了极限条件的热带雨林类型,分为热带季节性雨林和其山地变型—热带山地雨林二个植被亚型,前者包括19个群系,后者包括12个群系.文中的热带季雨林是依据其原始定义指介于热带雨林与萨王纳之间的一种热带落叶至半常绿森林植被,其分布主要受水分条件制约,非纬向地带性植被;它们分为落叶季雨林和半常绿季雨林2个植被亚型,前者包括7个群系,后者包括3个群系.把分布于云南南部石灰岩山地的在一些植物学文献中称之为"石灰岩季雨林"的热带森林植被,考虑其常绿至半常绿的外貌特征、特殊的植物区系组成以及乔木层没有一个明显的无叶(落叶)期(其落叶现象可能主要由于局部生境的干燥和历史的原因,并非是由于地区性气候干旱所导致),它们与季雨林的原始定义不符;该文使用名称热带季节性湿润林来定义这类发生在石灰岩山中、上部,在热带季节雨林带之上的热带山地垂直带上的植被类型.季节性湿润林也分为季节性常绿湿润林及季节性半常绿湿润林2个植被亚型,各包括2个群系.

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.

铁竹(Ferrocalamus strictus)分布在云南南部局部区域,其数量少,分布范围狭窄,为云南省极小种群物种.对铁竹野生种群结构及其所在群落特征进行研究可以为了解其濒危机制提供科学依据,也可为其保护提供前期研究基础.该研究通过对墨江铁竹野生资源的调查,从物种组成、种群密度、种群存活曲线和死亡因素等方面,分析铁竹的种群结构及其所在群落特征.结果 表明:(1)墨江铁竹种群所在群落的外貌、物种组成均具有山地雨林的特征;(2)墨江铁竹种群密度为2.04株.m-2;铁竹种群的存活曲线介于Deevey-Ⅰ型和Deevey-Ⅱ型之间;铁竹种群的净增殖率(Ro)为1.10,表明铁竹种群处于增长阶段;(3)导致铁竹死亡的原因有人为砍伐、自然枯立、退笋及昆虫啃食,其中人为砍伐所占比例最大;(4)铁竹为南亚热带森林竹种,属中型竹类,节间长度从基部3-4节起突然伸长,最长超过1m,在竹类植物中居于前列,这与其适应热带山地雨林环境密切相关.

大陆东南亚(中南半岛)的植被研究情况鲜为人知,至今仍无系统研究资料.该文依据数次对该地区的野外考察和资料收集,介绍了东南亚植被的研究情况和文献资料以及对该地区主要森林植被的分类和各主要植被类型的特征.大陆东南亚地区在植被分类上包括七个主要的陆生及湿地的森林植被类型:针叶林、针阔混交林、热带山地常绿阔叶林、热带雨林、热带季节性湿润林、热带季风林(季雨林)、干旱刺灌丛/萨王纳植被.其中,针叶林植被型包括温性针叶林和热性针叶林二个植被亚型;针阔混交林包括温性针阔混交林和暖温性针阔混交林二个亚型;热带雨林植被型包括热带低地常绿雨林、热带季节性雨林(热带低地半常绿雨林)、热带山地雨林及泥炭沼泽森林四个植被亚型.该文还对大陆东南亚地区植被研究历史、植被分类系统、类型特征及植物区系组成进行了讨论.

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.