木质藤本对热带森林更新和动态的影响

Lianas are integral components of tropical forests. With global climate change, increasing liana density and biomass in tropical forests yield accumulating attention of ecologists. Previous studies suggest that lianas may significantly influence the pace, direction and outcome of tropical forest regeneration, by having a large impact on tree recruitment, growth, mortality, diversity, and carbon storage and sequestration. This project will be conducted in the 20-ha forest dynamics plot of Xishuangbanna where lianas are abundant, thus being an ideal place for studying liana-tree interactions. With the principal goals being: (1) to compare the differentiation in ecological strategies between lianas and coexisting trees; (2) to address liana spatial distribution pattern, furthermore to explore the factors, biotic and abiotic (topographic and edaphic), that determine their distribution in tropical forests; (3) to analyze the impacts of lianas on tree distribution, growth and mortality; and hence(4) to reveal the possible mechanism of how lianas affect carbon balance of tropical forests under global change conditions, we will employ census (investigation of the spatial distribution, numbers and diameters of all rooted lianas ≥1 cm in diameter at breast height [DBH], quantification of liana infestation of tree crown [≈4644 trees ≥ 20 cm in DBH in the plot]) and experimental (measurement of 20 important functional traits) approaches, combined with data on censuses and functional traits of coexisting trees. The outputs of this project will provide a rationale for a deep understanding of whether lianas have detrimental effects on long-term tropical forest health, carbon storage and the maintenance of species diversity, and establish a basis for a future study of other important ecological questions with respect to lianas.

木质藤本是热带森林的重要组分。随着全球气候变化加剧，木质藤本多度和生物量的增加已引起了生态学家的普遍关注。研究表明，通过影响共存树木的补充、生长、死亡、多样性、碳贮存和固定，木质藤本可能影响整个森林更新的速度、方向和结果。西双版纳藤本丰富，是研究藤本与树木相互作用的理想地区。本项目依托西双版纳20公顷热带雨林动态监测样地，采用普查(两次普查样地中胸径≥1cm的木质藤本的分布、数量及大小，调查藤本对胸径≥20cm树木树冠的侵扰)与实验(测定20个重要功能性状)相结合的方法，结合共存树木的功能性状和3次普查数据，分析藤本与树木之间生态策略的分化，揭示其空间分布和决定因素，及其影响树木分布、生长、死亡的规律，进而阐明它们影响热带森林碳平衡的可能机理。本项目成果为深入研究木质藤本对热带森林长期健康、碳贮存和物种多样性维持的影响提供理论依据，同时为研究与木质藤本有关的其它重要生态学问题奠定基础。

随着全球气候变化加剧，木质藤本丰富度和生物量呈现增加的趋势。实施本项目的目的是为了揭示热带雨林木质藤本空间分布规律，阐明其对共存树木生长、死亡乃至热带森林碳平衡的影响。重要研究结果如下：.(1) 首次报道了我国热带雨林20公顷大样地木质藤本的多样性格局。20公顷样地中胸径≥1 cm的木质藤本共有21781株，密度为1089.1株/ha，其中20611株鉴定到种，分属127种、45个科，豆科和葡萄科是优势科，分别占木质藤本物种总数的51.1%和24.4%。稀有种（密度≤ 1株/ha）的比例较高，占总种数的33.6%。小径级的木质藤本在样地中比例较高，茎缠绕是主要的攀援方式，约10.7%的树木个体（胸径≥1cm）被木质藤本侵扰。这些结果为深入研究木质藤本对热带森林更新和动态的影响提供了重要基础数据。.(2) 分析了热带雨林木质藤本空间分布格局的驱动因子。结合木质藤本多样性数据、大样地的地形、9个土壤理化指标分析后发现，林窗中木质藤本的丰富度更高，土壤养分对木质藤本群落构建的影响较弱。.(3) 全面揭示了热带森林木质藤本的水分利用策略。木质藤本具有较深的根系，能够在旱季利用更多的深层土壤水，普遍具有根压，具有灵活的气孔调节，能在水分充足时进行高的光合合成，这些特点使得木质藤本植物在具有季节性干旱的地区比树木有明显的生长优势，未来热带地区干旱的加剧可能会使藤本植物丰富度继续增加。.(4) 揭示了热带干性森林木质藤本的多样性及其与宿主树木的关系。为了与热带干性森林木质藤本多样性进行比较，调查了元江干热河谷木质藤本的多样性。1.2公顷上记录到胸径 > 0.5 cm的木质藤本植物945株，隶属于22种20属11科，豆科仍是优势科。.(5) 深入研究了热带木质藤本的生态适应策略。通过测定功能性状揭示木质藤本的生态适应性。目前我们已测定包括西双版纳热带雨林大样地木质藤本在内的近170种木质藤本的叶片与枝条的形态、解剖、光合作用、养分含量、水分传导、干旱耐性等近30个指标。热带雨林木质藤本的冠层叶片解剖结构与热带雨林树木相比没有显著差异。