中山湿性常绿阔叶林根茎型附生蕨类植物克隆整合特性及其生态功能

Middle mountain moist evergreen broad-leaved forest is the major primary forest type in Ailao Mountain, Yunnan. There were rich epiphytic species including many epiphytic ferns in the forest. Most of epiphytic ferns have rhizome clonal growth feature. However, it is poorly understood on the clonal integration of epiphytic ferns. In this study, the clonal integration feature of epiphytic ferns will be conducted using field experiments and simulated habitats and utility 13C 15N stable isotope tracer technique. The adaptation of epiphytic ferns to heterogeneous habitats by clonal integration, and patterns and benefits of clonal integration of epiphytic ferns under water stress or simulated heterogeneous habitats of different resources will be studied. The clonal integration and its ecological functions, and habitat adaptation strategies and mechanism of rhizomatous epiphytic ferns will be revealed by the study. The information generated from this study will provide scientific basis for biodiversity and forest management. Based on this study, 3-4 academic papers (including 1-2 SCI papers) will be published and 1-2 graduate students will be grew up.

中山湿性常绿阔叶林是云南哀牢山山体上部主要的原生森林植被，附生植物非常丰富，其中附生蕨类植物占优势，且绝大多数附生蕨具根茎型克隆生长的习性，目前有关对森林中附生蕨类植物的克隆整合特性的了解甚少。本研究以哀牢山中山湿性常绿阔叶林根茎型附生蕨类优势种为主要研究对象，运用野外原位观测和人工控制实验相结合的方法，并结合13C和15N稳定性同位素示踪技术，研究森林中根茎型附生蕨类植物的克隆整合特性，定量研究附生蕨类在水分胁迫或多资源斑块模拟生境中克隆整合格局及收益，探讨附生蕨类植物通过克隆整合适应异质生境的能力，阐明附生蕨类植物克隆整合的特性及其生态功能，为进一步探讨根茎型附生蕨类生态适应策略与机制提供理论基础，也为制定林冠生物多样性保护措施提供科学参考。通过本项目的研究，在国内外学术期刊上发表论文3-4篇，其中SCI 论文1-2篇，培养青年科技骨干1-2名。

首先，在前期多样性调查与研究的基础上，我们发现大多数附生植物具有克隆性，比如哀牢山中山湿性常绿阔叶林几乎所有的地衣、苔藓和许多附生蕨类、种子植物等。更值得一提的是与地生蕨类较多的直立茎不同，该地区附生蕨类普遍具有长而横走的根状茎，这意味着具有典型的克隆生长习性。其次，我们发现克隆整合是附生蕨类适应林冠异质生境的一种普适性策略。一方面相对于地生生境中，兼性附生植物大果假瘤蕨在附生生境中克隆整合作用更强。另一方面，通过选取不同的优势附生蕨类植物（如假友水龙骨、棕鳞瓦韦），发现即使在相对水分较好的雨季，附生蕨类的存活与生长均依赖于分株间克隆整合与资源共享。再次，由于附生群落构建是先由附生非维管植物（如地衣、苔藓）构成附生垫层，然后附生维管植物定植其中，我们初步发现在林冠附生群落中，附生植物既有种内又有种间互助效应。即种内克隆分株间通过克隆整合实现资源共享，种间通过种间互助而非竞争作用而相互依赖。这意味着一种附生植物的消失将可能由于多米诺骨牌效应而影响其他附生物种。同时，通过氮同位素标记实验，我们发现不同的附生植物对不同形态氮（氨态氮、硝态氮、有机氮）具有吸收偏好与利用策略，附生非维管植物（如苔藓）的氮利用经济谱与维管植物（蕨类与种子植物）不同。因此，我们认为，附生植物种内克隆整合与种间互助作用是附生植物适应林冠资源有限且时空异质分布的普适性策略；这种互助作用与氮资源生态位分化一道塑造了附生群落的构建与形成。通过本项目的研究，在国内外学术期刊上发表论文3 篇，其中SCI论文3 篇，培养青年科技骨干1 名。