两篇文章解析中科院重要项目

　　

生物通报道：来自中国科学院西双版纳热带植物园的消息，在国家重点基础研究发展计划、中国科学院知识创新工程重要方向项目和云南省应用基础研究计划面上项目的支持下，森林群落结构、功能与动态创新研究组基于在森林动态研究领域的大量前期工作，首次提出了描述植物群落功能类群的新概念——异质性成分(nonconstituent species) 作为生态系统尺度上的“外来种”，并接连在《加拿大森林研究杂志》（Canadian Journal of Forest Research）和《森林生态与管理》（Forest Ecology and Management）上发表了两篇文章。

领导这一研究的是曹敏博士，其已在国内外学术刊物上发表研究论文120余篇, 其中SCI期刊论文30余篇。已主持或参与科研课题30余项。1997年荣获中国科学院方树泉青年科学家奖。文章第一作者是林露湘博士。

由于人类活动的加剧，森林片断化过程在世界许多森林分布地区都十分普遍，由此产生的森林边缘也已成为森林景观中普遍存在的景观要素，森林管理者迫切需要深刻了解其生态效应，并以此为基础提出科学的森林管理和保护策略。

这项研究首次提出了描述植物群落功能类群的新概念——异质性成分(nonconstituent species) 作为生态系统尺度上的“外来种”。以此新概念为切入点，分别研究了云南省热带和亚热带的典型森林生态系统片断化的生态效应，研究验证了“连续森林片断化后，土壤种子库中异质性成分的多度和丰富度将显著提高”这一假说，研究还发现森林边缘不能有效阻止异质性成分的种子散布进入森林内部，无论是森林内部还是森林边缘，大多数异质性成分对地上植被的入侵都显著滞后于其在土壤种子库中的累积，这种滞后源于微环境条件对异质性成分种子萌发和幼苗存活的限制。

该研究组基于对人为干扰的反应方式划分植物功能类群，构建定量化评价人为干扰强度的指标体系，并结合多元分析的数理统计方法，已初步构建了定量化评价生态系统人为干扰强度的方法体系。

通过本项研究，对森林片断化和森林边缘的生态效应有了更加深入的了解，为构建异质性成分入侵森林生态系统的预警系统和定量化评价人为干扰强度的方法体系奠定了坚实的基础，相关研究仍在进行之中。

附：

曹敏

已在国内外学术刊物上发表研究论文120余篇, 其中SCI期刊论文30余篇。已主持或参与科研课题30余项。1997年荣获中国科学院方树泉青年科学家奖。主持的“我国西南热带森林动态研究”获云南省2004年自然科学二等奖（第一完成人）。

首次测定了西双版纳主要森林类型的树种多样性, 结果表明当地的森林树种多样性顺序为: 季节雨林 > 山地雨林 > 南亚热带常绿阔叶林 > 石灰山季雨林; 这些森林长尾状的种序图 (树种丰富度图) 也表现出相应的变化, 即按上述顺序逐渐缩短; 西双版纳的单优雨林 (如望天树林) 的树种多样性并不显著地小于混合雨林; 当地森林中含有大量的稀有种 (即由一个个体或少数个体代表的树种), 它们是构成这些森林树种多样性的主体成份, 这些森林的丧失必然意味着巨大的生物多样性的丧失。

主持建立了西双版纳湿性季节雨林1公顷定位样地，并完成了树种资料的分析工作, 在相同面积及径级范围内, 此类森林的树木密度及树种数量低于马来西亚沙捞越的低地龙脑香林和新热带的低地雨林, 但高于某些冲积森林; 与澳大利亚及非洲热带雨林相比, 西双版纳湿性季节雨林具有更高的树种数量, 同时也高于巴拿马的 Colorado 岛上的半落叶森林的树种数量, 尽管后者的纬度更低, 也具有相似的季节性气候。

主持并完成了我国热带森林林窗及土壤种子库、种子雨生态学的系统研究。目前已得到下述结论：中平树林和山黄麻林具有最大的土壤种子库储量, 而这两类森林正好是处于次生演替的初期，季节雨林和半人工林的土壤种子库储量极显著地低于前两类森林；上层土壤 (0-2 cm) 的种子库储量均显著地或非常显著地大于中层 (2-5 cm) 或下层 ( 5-10 cm)，随着土层的加深, 种子库储量呈下降的趋势；次生林土壤种子库的物种数量大于季节雨林，草本植物无论是在种类数量还是个体数量上都是这几类森林土壤种子库的主体成份, 占有十分显著的优势地位。随着演替年龄的增长, 草本植物在种子库中所占的比例有所减少；这些优势成分在它们的土壤种子库取样点的地上部分植被的相应层次中都不是优势种, 表明植物群落地上部分的发育与其地下部分的土壤种子库的发育具有明显的不同步性；刀耕火种过程对土壤种子库具有很大影响, 降低了土壤种子库储量, 改变了种子库的成份, 有利于耐火烧种类的种子萌发。当地森林土壤种子库中含有大量的异质性成分，暗示着这些森林生态系统已经受到了不同程度的干扰，这一发现为生态系统的定量化评估提供了重要的科学依据。

国际机构兼职：全球林冠项目（Global Canopy Programme, GCP）指导委员会委员；《Ecological Research》编委。

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原文摘要：

Nonconstituent species in soil seed banks as indicators of anthropogenic disturbance in forest fragments

Forest fragmentation is prevalent in regions with high human population density, but also with high biological diversity, such as southwestern China. Predicting potential changes in species composition in native forest ecosystems resulting from forest fragmentation is an important approach in assessing forest ecosystems and sustainable management of forests. The term nonconstituent species is proposed for plant species that occur in a natural landscape but are not native to it. We hypothesized that fragmentation of continuous forests significantly increases both the richness and the size of soil seed banks of nonconstituent species. To test our hypothesis we compared soil seed banks in three small fragments and one large tract of subtropical evergreen broad-leaved forest in Yunnan Province, southwestern China. In total, 249 species were identified in all soil samples from the four sites. Nonconstituent species represented 36.4%–61.5% of the total taxa and 33.8%–59.6% of total germinants from soil samples in the three forest fragments, but only 3.7%–7.9% of total taxa and 7.5%–9.4% of total germinants from soil samples in the continuous forest tract. Both richness and size of soil seed banks of nonconstituent species were greater under forest fragments than under continuous forest. A majority of nonconstituent species were native weeds and annual herbs with wind-dispersed seeds; most were present in soil seed banks but not in aboveground vegetation. We suggest that nonconstituent species in soil seed banks could be used as an indicator species group for assessing human disturbance. If so, the richness and size of soil seed banks of nonconstituent species could play an important role in quantifying disturbance in forests.