基于植物功能性状的热带山地雨林群落构建规律

One classic question in ecology is how local communities are assembled from a regional species pool. Our understanding of community assembly rule has been greatly improved by functinal trait-based ecological studies. Trait-based approach is a powerful tool to explore different mechanisms such as niche or neutral processes in community assembly. The tropical montane rain forest in China is at the northern edge of tropical Asia.It has the largest area, highest biodiversity, greatest environmental heterogeneity,and most complex structures among the tropical forest vegetations in China,which affords an ideal object to assess assembly rules of complex communities. In this project, major typical tropical montane rain forest types and their corresponding secondary forests recovered after different disturbance regimes (clear cutting,selective cutting and shifting cultivation) will be selected. We will measure major functional traits of each individual trees and environmental factors in the forest dynamic plots (FDPs) already established or to be established in the montane rain forests of different types (such as Dacrydium pierrei dominated or Fagaceae dominated stands) and recovery stages (i.g. early,middle or late recovery stage).On this basis,variations of plant functional traits will be analyzed across different organizational levels (e.g. intraspecies, interspecies, and community-wide), size classes, spatial scales and heterogeneous environments in the FDPs. The proportion of trees with different functional traits in different FDPs will be determined. The key functional traits which control community assembly and recovery will be assessed. The dynamic assembly mechanisms (such as environment filtering, biotic competition, facilitation, random process) for communities of different types and recovery stages under different disturbance regimes will be examined. Our study will contribute to more sound theoretical synthesis in trait-based ecology and will provide scientific bases for biodiversity conservation and ecosystem management of the tropical natural forests.

群落生态学的一个核心问题是探讨局域群落是如何从物种库中构建而来，以功能性状为基础的生态学研究极大地增加了人们对群落物种组配和结构形成的了解。热带山地雨林是我国分布面积最大、生物多样性最高、群落结构最复杂的典型热带北缘森林植被类型，是研究复杂森林群落构建规律的良好对象。本项目以海南岛典型的热带山地雨林及其受不同干扰（皆伐、择伐和刀耕火种）后恢复的天然次生林为对象，通过基于个体水平上的植物功能性状和群落环境因子测定，研究植物功能性状在种内个体间、不同物种间和群落间的差异，探讨其随个体大小、空间尺度和环境异质性的变化规律。比较具有不同功能性状的树木在不同群落中的搭配比例，揭示影响热带山地雨林群落物种组成与结构形成的关键功能性状，阐明不同干扰体系下的群落构建机制及其动态变化规律，从而为拓展基于功能性状的群落生态学理论做出贡献，也为热带天然林的生物多样性保育和生态系统经营提供科学依据。

群落生态学的一个核心问题是探讨局域群落是如何从物种库中构建而来，以功能性状为基础的研究途径极大地增加了人们对物种组配和群落结构形成机制的了解。热带山地雨林是我国分布面积最大、生物多样性最高、群落结构最复杂的典型热带北缘森林植被类型。本项目以海南岛典型的热带山地雨林及其受不同干扰后的恢复林为对象，在前期（总面积6公顷）和新建（总面积3公顷）森林动态样地调查的基础上，通过植物功能性状和群落环境因子测定，研究植物功能性状的差异程度，探讨其随个体大小、空间尺度和环境异质性的变化规律。通过比较具有不同功能性状的树木在不同群落中的搭配比例，揭示影响热带山地雨林群落物种组成与结构形成的关键功能性状，阐明不同干扰体系下的群落构建机制及其动态变化规律。通过4年的研究工作，取得以下重要结果（1）择伐后的山地雨林恢复速度要高于皆伐林，但是两者均具有一定的恢复潜力。干扰类型或强度是决定群落恢复的主要因素，而环境因子的影响通常较小。（2）老龄林中的功能叶绿素、叶氮含量和木材密度均显著高于皆伐林和择伐林，木材密度是热带山地雨林功能恢复的关键功能性状。（3）环境筛是驱动山地雨林及其伐后林的群落构建的主要因素，但基于叶片干物质含量和木材密度的零模型表明生物竞争发挥主导作用。（4）干扰对群落内幼树和成年树的谱系结构影响较大，经历不同方式干扰后的森林谱系结构受不同环境筛的影响。（5）干扰强度和环境因素能够直接的影响热带山地雨林的生物量，而且也通过间接影响功能性状而影响生态系统功能，通常功能性状的影响程度更加明显。这种环境因子对功能性状的等级效应表明植物功能性状对生态系统功能具有决定性的作用，环境对功能性状的筛选过程是热带森林群落物种空间分布格局调控的主要机制。本项目的研究成果为拓展基于功能性状的群落生态学理论做出贡献，也为热带天然林的生物多样性保育和生态系统经营提供科学依据。