极端干旱扰动下西双版纳热带雨林凋落物养分归还动态及其气候适应机制研究

本研究通过11年纵向观测（2005-2015），揭示极端干旱条件下西双版纳热带雨林凋落物生物量动态与养分归还规律。研究发现干旱年（2010）凋落量较正常年增加44%，叶片凋落物贡献62-68%的养分归还，并首次提出"胁迫诱导养分泵"机制，为热带森林应对气候变化提供关键理论依据。

　　

在全球气候变化加剧的背景下，极端干旱事件频发对热带雨林生态系统构成严峻挑战。作为地球最重要的碳汇之一，热带雨林通过凋落物分解实现养分循环的功能正面临前所未有的干扰。西双版纳作为中国现存面积最大的热带雨林区，其生态系统敏感性使其成为研究气候胁迫响应的天然实验室。然而，长期干旱如何影响凋落物养分归还动态？植物会通过何种策略应对水分胁迫？这些问题直接关系到热带森林的可持续管理。

齐鲁师范学院地理与旅游学院的研究团队在《Global Ecology and Conservation》发表了一项历时11年的系统性研究。通过标准化样地监测和元素分析（C、N、P、K、S、Ca、Mg），团队建立了2005-2015年间西双版纳热带雨林凋落物完整数据库。研究特别选取2005（正常年）、2010（极端干旱年）和2015（正常年）三个典型年份进行对比分析，结合气象数据揭示了气候-凋落物-养分循环的耦合机制。

关键技术包括：1）1公顷网格化样地设置与40个凋落物收集器的月际采样；2）EA3000碳氮分析仪测定C/N含量；3）等离子体原子发射光谱法测定K、Ca、Mg；4）Mo-Sb比色法测定总磷；5）基于凋落物生物量与元素浓度的养分归还量计算模型。

【凋落物总量动态】研究发现年凋落量介于7.52-11.90 t/ha（均值9.59±0.30 t/ha），叶片占比稳定在60.12%。2010年极端干旱导致凋落量激增44%，其中花朵/果实凋落物增幅达138%，印证了植物通过加速生殖器官脱落应对胁迫的策略。

【季节性规律】呈现独特的双峰模式：4月主峰与植物换叶期同步，7-9月次峰与干旱胁迫相关。温度（r=0.58）和湿度（r=-0.74）分别是促进和抑制凋落的关键因子。

【养分特征】元素浓度排序为C>Ca>N>K>Mg>S>P。干旱使叶片C/N和C/P比分别提升19%和31%，表明分解潜力改变。值得注意的是，S元素在2005年异常高值（22.06 g/kg）可能与当时大气沉降有关。

【养分归还机制】年归还量2005-2015年间增长28%，叶片贡献超62%。干旱通过"胁迫诱导养分泵"效应加速养分循环——植物通过增加叶片周转率维持水分平衡，同时将更多Ca、K等元素归还土壤。这种适应性策略使热带雨林在干旱期仍能保持较高生产力。

该研究首次量化了中国热带雨林对极端干旱的长期响应模式，为建立基于凋落物指标的早期预警系统提供科学依据。提出的"叶片凋落物主导"假说刷新了传统认知，指出叶片动态不仅是气候指示器，更是主动适应策略。这些发现对预测碳循环变化、优化森林管理具有重要指导价值，特别为《昆明-蒙特利尔全球生物多样性框架》的实施提供了本土案例支撑。