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热带雨林生物多样性保护及恢复团队在热带雨林保护研究取得新进展
日期:2025.04.29 点击:

本站讯(通讯员蔡隽)近日,海南大学生态学院热带雨林生物多样性保护及恢复团队发表4篇中国科学院一区TOP期刊论文,在热带雨林保护研究取得新成果。

成果一:

论文题目为《Drought-induced water use patterns in epiphytic ferns and orchids of the Hainan tropical cloud forest, South China》,发表在Agricultural and Forest Meteorology期刊,硕士研究生文良玉为第一作者,龙文兴教授为通讯作者。该研究所设计的控制实验装置获得国家发明专利授权,得到了国家自然科学基金面上项目(31870508)资助。(https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2025.110400)

全球气候变化可能会导致高海拔森林的云雾频率降低,面积减少,使物种生存环境发生改变,进而改变物种的丰富度和分布区。然而,在干旱发生时附生维管植物如何调整水分吸收利用策略,一直是未解之谜。

论文以海南热带雨林国家公园霸王岭片区热带云雾林附生维管植物群落为对象,设置雨水和雾水双因素控制实验,发现附生维管植物所利用的水源有明显季节变化,表现为选择性和互补性水分吸收策略;附生蕨类和兰科植物在水分利用策略上存在显著差异。研究结果有助增进全球变化对森林生物多样性影响的认识,为应对气候变化提供参考。

图1 附生维管植物雨水和雾水控制实验装置示意图

成果二:

论文题目为《Plant-derived carbon contribution to soil organic carbon accumulation increases with tropical lowland forest restoration》,发表在Forest Ecology and Management期刊,孙延菲副教授为第一作者,龙文兴教授为共同通讯作者(https://doi.org/10.1016/j.foreco.2025.122608)。

森林恢复有利于土壤有机碳储存,但有机碳来源及其稳定性还不清楚。研究利用生物标志物的方法,探究了海南热带森林恢复过程中植物来源和微生物来源碳对有机碳的贡献。研究发现,微生物来源碳对土壤有机碳累积的贡献更大,但随着热带森林的恢复,贡献度逐渐降低(从55%减小到33%),而植物来源碳的贡献增大(从2.7%增加到3.4%)。微生物和植物来源碳对土壤有机碳的贡献分别受到养分可利用性和根系生物量的影响,研究结果有助于制定有效的热带森林碳调控策略。

图2 不同恢复阶段热带森林微生物和植物来源碳对土壤有机碳的贡献

图3 环境因素对微生物和植物来源碳的影响

成果三:

论文以《The contributions of dark microbial CO2 fixation to soil organic carbon along a tropical secondary forest chronosequence on Hainan Island, China》为题,在发表在Catena期刊。孙延菲副教授为第一作者,龙文兴教授为共同通讯作者(https://doi.org/10.1016/j.catena.2024.108556)。

在热带森林恢复过程中,土壤微生物固定CO2的速率有何变化,对有机碳库的贡献有多大,是否有利于有机碳的长期固存,这些问题尚不清楚。

在海南热带雨林国家公园霸王岭片区,选取刀耕火种后自然恢复的次生林和老龄林,采集腐殖质层(Ah)和淀积层(B)土壤,结合宏基因组测序和13C-CO2标记培养实验,探究微生物对CO2固定能力,评估其对有机碳累积和稳定的贡献。发现热带森林土壤微生物可以通过自养和异养途径同化土壤孔隙中的CO2,并转化成稳定有机碳库。与呼吸释放CO2速率相比,尽管微生物固定CO2的速率较低,但形成的有机碳有利于碳的长期固存,特别是恢复中后期的次生林。论文研究强调了微生物固定CO2在土壤固碳中的重要性,为热带森林土壤碳过程提供了新的认识,有助于科学评估和调控热带森林生态系统土壤碳汇功能。

图4 热带森林恢复对土壤微生物固定CO2速率的直接和间接影响

成果四:

论文以《Phosphorus stress disrupts root–leaf coordination and weakens biomass accumulation in tropical cloud forests》为题,发表在Forest Ecology and Management期刊。博士后Ewuketu Linger Mekonnen为第一作者,龙文兴教授为通讯作者(https://doi.org/10.1016/j.foreco.2025.122726)。

磷元素在调节植物生长和生态系统生产力方面发挥重要作用。磷元素如何影响树苗地上和地下性状间权衡关系,尚不清楚。

在海南热带雨林国家公园霸王岭片区开展两年(2022-2023 年)的原位磷添加实验,探究磷素添加对幼树(1cm≤DBH<5cm)地上及地下功能性状的影响。发现地上及地下与资源利用有关性状间表现为负相关关系,反映磷素胁迫影响地上-地下性状间权衡;土壤磷素增加促进了叶绿素含量和生物量增加,根生物量、根表面积、根体积及比根长等随磷增加而减少,反映了磷素添加有利于地上器官发育。论文还发现根系性状对磷素添加的反应速率较快,2022年地下性状对磷素添加的响应比2023年强烈,而地上性状对磷素添加的响应与此相反,表明随磷素增加,资源在地下和地上器官间的分配有时间滞后性。

图5 磷添加对地上和地下性状影响概念图

图文:文良玉 Ewuketu Linger Mekonnen

编辑:孙延菲 龙文兴

审核:刘文杰 林豪燕