海南岛热带季雨林群落对季节性干旱的生态适应性与物种多样性调节机制

海南岛的热带季雨林分布在与低地雨林相似的低海拔范围内但生境较差的局部区域，通过全部或大部分落叶等调节机制对季节性干旱进行整体适应，同时对群落环境产生明显影响。本项目以海南典型的热带季雨林为主要对象，同时以相似海拔范围内的热带低地雨林及其被干扰后产生的转化季雨林为对照，调查其生境、物种组成及多样性特征，分析主要种群的结构及更新动态，定期定位测定群落内的小气候及土壤因子，观察并定量分析落叶树木的种类、数量与凋落物产量等随群落特征、时间及立地条件的变化规律，阐明季雨林主要特征对季节性干旱所引发的环境变化的生态适应性及其对群落内不同功能群物种之间组配关系的调节规律。通过对原始热带季雨林及不同恢复阶段的转化季雨林和原始低地雨林的生态环境、多样性特征和优势种生态适应性的对比分析，阐明季雨林主要特征的产生及群落内物种多样性的调控机制，从而为热带林的保护、恢复与可持续经营提供科学依据。

随着全球变化，极端气候出现频率将逐渐增加，热带地区的年降水量及其分配格局正在发生明显的变化。这种变化主要体现在旱季持续时间和降水变化幅度的显著提高，生境旱化使热带森林面临着严重的威胁。由于众多落叶物种及其独特功能性状的存在，热带季雨林群落具有较强的干旱适应能力，因而，加强热带季雨林群落生态学的研究，对于全球气候变化背景下的热带林生物多样性保育和生态系统经营都具有重要的理论和实践意义。本项目以海南典型的热带季雨林为主要对象，同时以相似海拔范围内的热带低地雨林及其被干扰后产生的转化季雨林为对照，通过植被调查、固定样地监测、植物功能性状测定和野外幼苗生长控制实验，分析热带季雨林中季节性干旱对群落结构和多样性维持的影响机制。我们的研究表明，热带季雨林物种组成与转化季雨林及低地雨林存在显著的区别，季雨林的物种丰富度显著低于其他两种植被类型。热带季雨林中落叶和具刺树种比例较高，树木潜在高度、比叶面积、种子重量较低，散布方式以风播为主。基于生态位理论的种多度模型较好的模拟出热带季雨林的物种多样性格局，表明高温低湿的环境筛决定了热带季雨林中的树种建立过程。热带季雨林群落内树木死亡率平均值为7.60% (3.42% - 18.71%)。乔木死亡率显著高于灌木，落叶物种死亡率高于常绿物种，但具刺物种死亡率显著低于无刺物种。季雨林树种幼苗更多的能量分配在地下部分（根系），表明贮存效应对季雨林树种幼苗阶段的重要性。幼苗移栽控制实验表明地上竞争影响了季雨林中的幼苗生长和其他树种的幼苗建立。季节性干旱导致强烈的生境筛过程排除了那些不具备干旱适应能力的树种，另外强烈的光竞争也抑制了更新需要强光照条件的先锋种进入季雨林。本项目研究的成果有助于阐明季雨林群落主要特征的产生及物种多样性的调控机制，揭示季雨林主要群落特征对季节性干旱所引发的环境变化的生态适应规律，从而为热带森林的保护、恢复与可持续经营提供科学依据。项目共计培养博士研究生2名，发表学术论文8篇，其中SCI论文2篇，同时建立3个1公顷固定样地。