常绿阔叶林植物叶片N、P化学计量特征对毛竹扩张的响应

为从生态化学计量内平衡角度解释常绿阔叶林不同层次植物对毛竹(Phyllostachys edulis)扩张的生存响应差异性,该研究采用空间代替时间的方法,在江西井冈山国家级自然保护区沿毛竹扩张方向选取典型毛竹-常绿阔叶林界面,依次设置毛竹林、竹阔混交林和常绿阔叶林样地,比较分析了毛竹扩张方向上样地内不同乔木层、灌木层、草本层植物叶片及土壤N、P含量及比例。结果表明:(1)从毛竹林到阔叶林,土壤N含量上升,P含量下降,N:P上升(P<0.05); 乔木层树种 [红楠(Machilus thunbergii)、赤杨叶(Alniphyllum fortunei)及交让木(Daphniphyllum macropodum)]叶片P含量下降,N:P上升(P<0.05); 除灌木层的红果山胡椒(Lindera erythrocarpa)外,各林分中的灌木层和草本层植物N、P含量及比例变化较小。(2)土壤N:P与乔木层、草本层和灌木层植物叶片N:P分布呈显著正相关、负相关与不相关。(3)在各林分中,毛竹叶片N、P含量及比例较稳定。综上认为,毛竹通过改变土壤N、P化学计量特征进行扩张,引起植物体N、P元素化学计量特征发生变化。灌木及草本植物受土壤异质性影响较小,但是乔木层植物N、P元素化学计量特征却因此失衡,这可能是阔叶林乔木层树种存亡受威胁的重要原因。     

大兴安岭泥炭地植物叶片碳氮磷含量及其化学计量学特征

叶片碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其化学计量特征为植物养分状况和元素限制性提供依据。为了解不同生活型植物叶片C、N、P化学计量特征的变化,该研究测定、分析了大兴安岭地区18个泥炭地常见的3种草本植物——白毛羊胡子草(Eriophorum vaginatum)、玉簪薹草(Carex globularis)、小叶章(Deyeuxia angustifolia), 5种落叶灌木——柴桦(Betula fruticosa)、越桔柳(Salix myrtilloides)、细叶沼柳(Salix rosmarinifolia)、笃斯越桔(Vaccinium uliginosum)、越桔(Vaccinium vitis-idaea)和3种常绿灌木——杜香(Ledum palustre)、地桂(Chamaedaphne calyculata)、头花杜鹃(Rhododendron capitatum)的叶片C、N、P含量。结果表明: (1)落叶和常绿灌木叶片C、N、P含量总体高于草本植物而C:N、C:P、N:P低于草本植物, 说明不同生活型植物具有不同的养分利用策略,灌木叶片C、N、P储存高于草本植物而N、P利用效率低于草本植物; (2)小叶章和头花杜鹃叶片N:P小于10, 同时其N含量小于全球植物叶片平均N含量, 相比其他植物来说更易受N限制; (3)采样地点解释了叶片C、N、P指标变异的12.8%-40.8%, 植物种类对叶片C、N、P指标变异的解释量占9.3%-25.5%; (4)草本植物C、N、P指标的地点间变异系数高于落叶和常绿灌木, 草本植物C、N、P指标对地点因素变化的响应较灌木敏感; (5)草本植物N含量种间变异系数高于落叶和常绿灌木, 落叶灌木P含量种间变异系数高于草本植物和常绿灌木, 草本植物和落叶灌木N、P吸收的种间生理分化较常绿灌木高。     

Leaf C,N, and P concentrations and their stoichiometry in peatland plants of Da Hinggan Ling,China

叶片碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其化学计量特征为植物养分状况和元素限制性提供依据。为了解不同生活型植物叶片C、N、P化学计量特征的变化,该研究测定、分析了大兴安岭地区18个泥炭地常见的3种草本植物——白毛羊胡子草(Eriophorum vaginatum)、玉簪薹草(Carex globularis)、小叶章(Deyeuxia angustifolia), 5种落叶灌木——柴桦(Betula fruticosa)、越桔柳(Salix myrtilloides)、细叶沼柳(Salix rosmarinifolia)、笃斯越桔(Vaccinium uliginosum)、越桔(Vaccinium vitis-idaea)和3种常绿灌木——杜香(Ledum palustre)、地桂(Chamaedaphne calyculata)、头花杜鹃(Rhododendron capitatum)的叶片C、N、P含量。结果表明: (1)落叶和常绿灌木叶片C、N、P含量总体高于草本植物而C:N、C:P、N:P低于草本植物, 说明不同生活型植物具有不同的养分利用策略,灌木叶片C、N、P储存高于草本植物而N、P利用效率低于草本植物; (2)小叶章和头花杜鹃叶片N:P小于10, 同时其N含量小于全球植物叶片平均N含量, 相比其他植物来说更易受N限制; (3)采样地点解释了叶片C、N、P指标变异的12.8%-40.8%, 植物种类对叶片C、N、P指标变异的解释量占9.3%-25.5%; (4)草本植物C、N、P指标的地点间变异系数高于落叶和常绿灌木, 草本植物C、N、P指标对地点因素变化的响应较灌木敏感; (5)草本植物N含量种间变异系数高于落叶和常绿灌木, 落叶灌木P含量种间变异系数高于草本植物和常绿灌木, 草本植物和落叶灌木N、P吸收的种间生理分化较常绿灌木高。     

植被状况对乔木幼苗物种多样性的影响

运用灰色关联度分析亚热带常绿阔叶林植被状况对乔木幼苗物种多样性的影响。结果表明,所选取的植被状况参数对乔木幼苗物种多样性有不同的影响,对乔木幼苗物种多样性影响较大的是草本层的Simpson指数、灌木层Simpson指数和灌木层盖度,影响较小的为草本层盖度和灌木层Shannon-Wiener指数。乔木幼苗4个物种多样性指数受植被状况影响的顺序为：Pielou均匀性指数＞Shannon-Wiener指数＞物种丰富度指数＞Simpson指数。草本层、灌木层和乔木层对乔木幼苗的物种多样性有不同的影响,其影响方式也不一样。     

浙江天台山甜槠群落物种多样性研究

对浙江省天台山甜槠群落的不同样地、不同层次的物种丰富度、物种多样性指数和群落均匀度进行了分析。结果表明:木本植物的物种丰富度、物种多样性指数明显大于草本植物,而群落均匀度两者无显著差异。在群落垂直结构中,乔木层第二亚层的物种丰富度、物种多样性指数均显著大于第一亚层,它们之间的群落均匀度差异不显著。灌木层的物种丰富度、多样性指数最大,乔木层次之,草本层最小。灌木层的群落均匀度明显大于乔木层,而乔木层、灌木层的群落均匀度与草本层差异不显著。乔木层、灌木层、草本层的多样性各项指标在群落各样地间均有一定的差异,相对而言,灌木层、乔木层的差异较小,草本层的差异较大。     

氮添加对山西太岳山天然油松林主要植物叶片性状的影响

为探讨植物性状对大气氮沉降的响应与适应机制, 该文以中国特有的、在北方温性针叶林中广泛分布的天然油松(Pinus tabuliformis)林为研究对象, 在2009-2013年开展了氮添加对植物叶片性状影响的野外控制试验, 4个氮添加浓度分别为0 kg·hm^-2·a^-1 (CK)、50 kg·hm^-2·a^-1 (低氮)、100 kg·hm^-2·a^-1 (中氮)和150 kg·hm^-2·a^-1 (高氮)。试验过程中分别测定了油松、蒙古栎(Quercus mongolica)、茶条槭(Acer ginnala)、毛榛(Corylus mandshurica)、沙梾(Cornus bretschneideri)、绣线菊(Spiraea salicifolia)、金银忍冬(Lonicera maackii)、羊须草(Carex callitrichos)、龙常草(Diarrhena mandshurica)、大火草(Anemone tomentosa)和玉竹(Polygonatum odoratum)等11种主要植物的9种叶片性状, 包括叶厚度(LT)、比叶面积(SLA)、干物质含量(LDMC)、叶氮含量(LNC)、叶磷含量(LPC)等。结果表明: 1)在氮添加影响下, 玉竹等个别物种的LT和SLA、绣线菊等部分物种的叶面积(LA)和LDMC差异显著, 上述所有物种的LNC与大多数物种的叶绿素含量(CC)、LPC显著增加, 油松等9种植物叶片N:P发生显著变化, 不同年龄、不同类型的植物叶片对氮添加的响应不同。2)叶性状之间普遍存在显著相关性, 如SLA与LNC和LPC极显著正相关, LT与LNC和LPC极显著负相关, 且相关性随氮添加强度变化。3) 11种植物的叶片特征空间分布规律与叶经济谱的描述一致, 氮添加使植物在特征空间中的位置向叶片薄、生长快、叶寿命短的“快速投资-收益型”一端发生移动; 在垂直方向上, 阔叶乔木、灌木及草本的位置与针叶乔木的移动方向相反。当环境改变时, 植物会改变生存策略, 调整资源分配, 从而保证物种间相对位置和群落整体结构的稳定性。叶经济谱的形成不依赖于环境的变化, 而是植物一种固有的属性。     

模拟氮沉降对北京东灵山辽东栎群落林下植物物种多样性的影响

氮沉降是驱动生物多样性变化的重要因素之一。一般认为氮沉降会改变物种多样性, 而且在外源氮添加条件下, 禾草类植物和落叶灌木比杂类草和常绿灌木更具竞争优势。不过该结论更多是从高寒草甸和荒漠草原等生态系统中得到, 主要是针对同一生活型内植物之间的竞争关系, 不涉及不同生活型植物之间的相互作用, 并且由于草原和草甸等生态系统没有明显的垂直结构, 同一层次中植物的高度差异较小, 有可能高估了光照因素对植物的作用。因此从森林生态系统入手, 可以进一步阐述不同生活型植物对氮沉降的响应。本文以我国北方典型的落叶阔叶林——辽东栎(Quercus wutaishanica)林为研究对象, 设置CK (0 kg N·ha ^-1·yr ^-1)、N50 (50 kg N·ha ^-1·yr ^-1)和N100 (100 kg N·ha ^-1·yr ^-1) 3个梯度氮添加实验, 模拟氮沉降对温带森林生物多样性的影响。8年连续的氮添加实验结果显示: (1)氮添加显著降低了林下植物的物种丰富度和多样性, 改变了群落的物种组成; (2)氮添加提高了灌木植物的物种丰富度和多样性; 降低了草本植物的丰富度; (3)氮添加降低了禾草类植物的重要值, 提高了杂类草的重要值。该研究表明, 长期氮添加会显著改变林下植物的物种组成, 不同生活型植物对氮添加的响应亦有所差别。造成该现象的原因可能是由土壤环境变化(如养分含量提高, pH值下降)和植物获取光照能力强弱(如灌木植物获取光资源要多于草本植物)导致。     

短期增温对亚热带常绿阔叶林林下植被物种多样性的影响

为了解气候变暖对亚热带常绿阔叶林林下植被物种多样性的影响,采用土壤增温方式,研究短期4年增温(4℃)对亚热带常绿阔叶天然林林下植被物种多样性的影响。结果表明,短期增温对林下植被物种组成影响不显著(P>0.05),增温和对照样地林下植被共有植物38科59属77种,其中增温样地37科53属65种,对照样地36科52属63种。短期增温使乔木盖度增加了22.61%,草本和灌木盖度分别降低4.97%和21.75%;增温使草本、灌木和乔木的高度分别降低21.64%、3.37%和5.59%。草本植物中的蕨类重要值排名在增温后呈下降趋势,乔木重要值呈上升趋势(P>0.05)。虽然植物物种多样性指数在增温后差异不显著(P>0.05),但随温度增加均呈递减的趋势。因此,林下植被物种组成对短期增温响应不敏感,增温使草本植物中的蕨类重要值下降,对植物多样性指数产生一定负面影响,但这种响应并不敏感,预计长期增温将可能导致整个群落从草本向灌木和乔木方向演替。     

氮添加对红松人工林草本层植物多样性的影响

氮沉降是驱动生物多样性变化的重要因素之一。为了探索氮添加对红松（Pinus koraiensis）人工林草本层植物多样性的影响及其驱动机制,以黑龙江凉水国家级自然保护区红松人工林为研究对象,设置N0（对照处理,0 kg hm^-2 a^-1）、N20（低氮处理,20 kg hm^-2 a^-1）、N40（中氮处理,40 kg hm^-2 a^-1）和N80（高氮处理,80 kg hm^-2 a^-1）4个施氮水平,进行6年的氮添加实验。结果表明：（1）氮添加显著降低草本层3个功能群的密度和盖度,而对高度无显著影响;（2）6年氮添加使对照与施氮处理间群落相似度随施氮水平的增加而减小;（3）氮添加显著降低草本植物的丰富度和Shannon-Wiener多样性指数,而未对蕨类和木本植物的丰富度和Shannon-Wiener多样性指数产生显著影响,对草本层3个功能群的Pielou均匀度指数均无显著影响;（4）氮添加对草本植物的C、N、P含量、N：P、C：P产生显著影响,对木本植物的P含量、N：P、C：P产生显著影响,对蕨类植物的C：N：P生态化学计量均无显著影响;（5）草本植物多样性与土壤化学性质无显著的相关关系,草本植物丰富度、Shannon-Wiener多样性指数与植物盖度、密度呈显著的正相关关系,丰富度与植物N含量呈显著的负相关关系,Shannon-Wiener多样性指数与植物N：P呈显著的负相关关系。研究表明6年氮添加改变植物草本层中物种组成和群落结构,3个功能群密度和盖度显著降低,高度未产生显著变化,仅降低草本植物的丰富度和多样性。造成该现象的原因可能是,不同物种对于氮的利用特性和耐受程度存在差异,氮添加引起草本植物养分失衡,改变物种组成和群落结构,从而影响草本植物多样性。研究结果可为我国温带森林生态系统持续性管理提供数据和理论基础。     

尤溪天然米槠林植物碳氮磷的化学计量特征及其分配格局

以福建尤溪的天然米槠[Castanopsis carlesii(Hemsl.) Hayata]林乔木层、灌木层和草本层的26个主要优势种为研究对象,分析了植物不同器官的C、N和P含量及其比值的差异及相关性,并对不同器官C、N和P含量在不同层次间的分布特征进行了研究.结果显示:同一器官中均为C平均含量最高、P平均含量最低;其中,叶片中C、N和P含量分别为344.95 ～ 486.15、6.26 ～ 19.50和0.18 ～0.62 mg·g-1,C/N、C/P和N/P比分别为22.52 ～61.21、696.64～2 589.72和11.38 ～58.94;根系中的C、N和P含量分别为277.95 ～458.30、1.41 ～12.73和0.13 ～0.44mg·g-1,C/N、C/P和N/P比分别为34.63 ～296.17、731.45 ～3 372.69和8.81 ～34.41;乔木层和灌木层植物枝条中C、N和P含量分别为407.75 ～473.75、3.10 ～7.39和0.09～0.61 mg·g-1,C/N、C/P和N/P比分别为57.43 ～148.15、776.64～5 054.44和7.05 ～48.11;乔木层植物树干中的C、N和P含量分别为432.56 ～463.32、2.67 ～6.35和0.16 ～0.31 mg·g-1,C/N、C/P和N/P比分别为68.12 ～167.73、1 494.58 ～2 860.63和11.35 ～29.06.乔木层植物的不同器官按C含量由高至低依次排序为叶片、枝条、树干、根系,按N和P含量由高至低依次排序为叶片、枝条、根系、树干;灌木层植物的C含量在枝条中最高、根系中最低,N和P含量在叶片中最高、枝条中最低;而草本层植物地上部分的C、N和P含量均高于地下部分.除根系中的N含量与P含量呈极显著正相关外,同一器官的C、N和P含量间均无显著相关性,但与C/N、C/P和N/P比值间大多有极显著的相关性.不同器官的C、N和P含量也因植物所处层次的不同而异,其中乔木层植物叶片中均最高、草本层植物叶片中均最低;乔木层植物全株的C含量最高、N含量最低,草本层植物全株的N含量最高、C含量最低,各层植物全株的P含量比较接近.研究结果表明:尤溪天然米槠林内植物叶片的C、N和P含量均偏低,P缺乏很可能是限制该林分植物生产力的最重要元素.     

Impacts of nitrogen addition on foliar nitrogen and phosphorus stoichiometry in a subtropical evergreen broad-leaved forest in Mount Wuyi

Aims Our purpose was to explore the effects of nitrogen addition on foliar nitrogen (N), phosphorus (P) and N:P stoichiometry and to assess their differences among different species and functional groups.
Methods N addition experiment has been conducted in a subtropical evergreen broad-leaved forest in Mount Wuyi, Fujian Province since 2011. Foliar concentrations of nitrogen and phosphorus were measured and foliar stoichiometry was estimated in tree, shrub, herb, fern and moss species following the N addition treatments from 2013 to 2015.
Important findings Generally, foliar N increased for almost all species and herbaceous plants are much more sensitive than trees and shrubs under N addition. Foliar N of Castanopsis carlesii, Amomum villosum, Woodwardia japonica increased significantly under N addition. Foliar P for most species was sensitive to the N addition. Foliar P of herbaceous plants increased significantly but foliar P of Leucobryum chlorophyllosum decreased significantly. The results showed the subtropical evergreen forest in Mount Wuyi was mainly limited by P and mean foliar N:P ratios enhanced from 18.67 to 19.72 under N addition, indicating that the strength of P limitation was enhanced by N addition. N:P ratios of the dominant arboreal species in the communities tended to be stable, while N:P ratios of herbaceous plants and shrubs increased. The changes in N:P ratios were mainly determined by P dynamics instead of N dynamics under N addition, and our results confirmed that increasing N availability can affect P cycling.     

Stoichiometric traits (N:P) of understory plants contribute to reductions in plant diversity following long‐term nitrogen addition in subtropical forest

Nitrogen enrichment is pervasive in forest ecosystems, but its influence on understory plant communities and their stoichiometric characteristics is poorly understood. We hypothesize that when forest is enriched with nitrogen (N), the stoichiometric characteristics of plant species explain changes in understory plant diversity. A 13‐year field experiment was conducted to explore the effects of N addition on foliar carbon (C): N: phosphorus (P) stoichiometry, understory plant species richness, and intrinsic water use efficiency (iWUE) in a subtropical Chinese fir forest. Four levels of N addition were applied: 0, 6, 12, and 24 g m⁻² year⁻¹. Individual plant species were categorized into resistant plants, intermediate resistant plants, and sensitive plants based on their response to nitrogen addition. Results showed that N addition significantly decreased the number of species, genera, and families of herbaceous plants. Foliar N:P ratios were greater in sensitive plants than resistant or intermediate resistant plants, while iWUE showed an opposite trend. However, no relationship was detected between soil available N and foliar N, and soil N:P and foliar N:P ratios. Our results indicated that long‐term N addition decreased the diversity of understory plants in a subtropical forest. Through regulating water use efficiency with N addition, sensitive plants change their N:P stoichiometry and have a higher risk of mortality, while resistant plants maintain a stable N:P stoichiometry, which contributes to their survival. These findings suggest that plant N:P stoichiometry plays an important role in understory plant performance in response to environmental change of N.     

西双版纳外来入侵植物及其共存种叶片氮、磷化学计量特征

诊断外来植物和本地种的资源利用方式是入侵生态学研究的热点问题。叶片氮(N)、磷(P)含量和化学计量特征可以反映受侵地区植物的N、P吸收能力和限制状况, 为把握外来植物的入侵能力、为本地植物共存或消失的机制提供基础科学依据。该研究以我国西南地区典型外来入侵植物(飞机草(Chromolaena odorata)、紫茎泽兰(又叫破坏草, Ageratina adenophora))及其共存的本地植物为对象, 探讨不同入侵条件下入侵种及其共存的本地植物的N、P利用策略。在云南西双版纳孔明山研究区, 调查了无入侵条件下和飞机草与紫茎泽兰的不同入侵程度(按入侵种生物量比例划分)下的物种数量和生物量, 分析了主要植物的叶片N、P含量和N:P值。结果显示: 尽管群落地上生物量随飞机草和紫茎泽兰入侵程度增加而增加, 但本地植物种数随飞机草和紫茎泽兰入侵程度增加而显著减少。飞机草与紫茎泽兰的叶片N、P平均含量无显著差异, 但均显著高于无入侵条件下的本地植物以及与其共存的本地植物。两种入侵植物的N、P含量均随它们所占样方总生物量的比例增大而升高, 本地植物N含量也有相似的变化趋势。当对比入侵和无入侵两类样方的同种植物N、P和N:P变化时发现多数本地种叶片P含量呈降低趋势, N含量和N:P呈升高趋势。根据叶片N、P绝对含量和N:P值及其随入侵的变化规律, 推测入侵可能提高了植物的N可利用性, 但本地植物仍然受N限制; 入侵植物N:P值总体小于10与其具有相对于N吸收的较高的P吸收能力有关。该研究揭示了西南典型外来入侵植物具有较强的N、P吸收富集能力。     

Foliar nitrogen and phosphorus stoichiometry of alien invasive plants and co-occurring natives in Xishuangbanna

Aims How alien invasive plants and co-occurring native plants utilize nutrients is one of major issues in invasion ecology. Foliar nitrogen (N) and phosphorus (P) contents and stoichiometry can elucidate the uptake ability and limitation status of nutrients in plants, which provides basic knowledge for understanding the invading ability and co-occurrence or disappearance of plants.
Methods Based on typical alien invasive plants (Chromolaena odorata, Ageratina adenophora) and native plants in southwestern China, this study focused on strategies of N and P utilization among invasive plants and native plants under different invasion conditions. The species compositions, aboveground biomass, leaf N and P contents and leaf N:P were investigated for plants in plots with no invasion and with different invasion extents (estimated by the plot-based percentage of invaders’ biomass in total community) at Mt. Kongming in Xishuangbanna region, Yunnan Province, China.
Important findings The species number decreased significantly with the invasion extent of both C. odorata and A. adenophora, although the aboveground biomass was greatly enhanced. Leaf N and P contents did not differ between the two studied invaders, but they showed significantly higher N and P levels than both co-occurring and only native species (p < 0.05). Besides, leaf N and P contents of invaders increased with the invasion extent, and leaf N of native plants also showed an increasing trend with the invasion extent. When the influence of invasion was checked for the same species, leaf P contents decreased, whereas leaf N and N:P increased for most native plants under invasion. Based on the absolute foliar N and P contents, N:P values, we inferred that native plants were still limited by N, although N availability might be enhanced by invasion. Both invasive plants had leaf N:P values lower than 10, suggesting a higher P uptake relative to N uptake. All above results highlighted a higher N and P uptake of typical alien invasive plants in southwestern China.     

Effects of exotic plant invasion on soil nitrogen availability

外来植物入侵对土壤氮循环和氮有效性的影响是入侵成功或进一步加剧的重要原因。通过对比相同研究地点入侵区域和无入侵区域的土壤原位氮状态差异, 探讨了外来植物入侵对土壤氮有效性的影响程度和生理生态学机制。基于107篇相关研究文献数据的整合, 发现植物入侵区域相对于无入侵区域土壤总氮、铵态氮、硝态氮、无机氮、微生物生物量氮含量显著增加, 增幅分别为(50 ± 14)%、(60 ± 24)%、(470 ± 115)%、(69 ± 25)%、(54 ± 20)%。土壤硝态氮含量增幅较大反映硝化作用增强, 这可能增加入侵植物硝态氮利用以及喜硝植物的共存。温带地区植物入侵后土壤的硝态氮含量增幅显著高于亚热带地区。固氮植物入侵后土壤的总氮和无机氮含量增幅均显著高于非固氮植物入侵。木本和常绿植物入侵后土壤的总氮含量增幅分别高于草本和落叶植物入侵; 而土壤铵态氮含量的增幅没有显著差异且与固氮入侵植物占比无明显关系; 然而硝态氮含量的增幅普遍较高且与固氮入侵植物占比显著正相关。外来入侵植物固氮功能以及凋落物质量和数量是影响土壤氮矿化和硝化过程的关键因素。该研究为理解外来植物入侵成功和加剧的机制以及入侵植物功能性状与土壤氮动态之间的关系提供了新的见解。     

外来植物入侵对土壤氮有效性的影响

外来植物入侵对土壤氮循环和氮有效性的影响是入侵成功或进一步加剧的重要原因。通过对比相同研究地点入侵区域和无入侵区域的土壤原位氮状态差异, 探讨了外来植物入侵对土壤氮有效性的影响程度和生理生态学机制。基于107篇相关研究文献数据的整合, 发现植物入侵区域相对于无入侵区域土壤总氮、铵态氮、硝态氮、无机氮、微生物生物量氮含量显著增加, 增幅分别为(50 ± 14)%、(60 ± 24)%、(470 ± 115)%、(69 ± 25)%、(54 ± 20)%。土壤硝态氮含量增幅较大反映硝化作用增强, 这可能增加入侵植物硝态氮利用以及喜硝植物的共存。温带地区植物入侵后土壤的硝态氮含量增幅显著高于亚热带地区。固氮植物入侵后土壤的总氮和无机氮含量增幅均显著高于非固氮植物入侵。木本和常绿植物入侵后土壤的总氮含量增幅分别高于草本和落叶植物入侵; 而土壤铵态氮含量的增幅没有显著差异且与固氮入侵植物占比无明显关系; 然而硝态氮含量的增幅普遍较高且与固氮入侵植物占比显著正相关。外来入侵植物固氮功能以及凋落物质量和数量是影响土壤氮矿化和硝化过程的关键因素。该研究为理解外来植物入侵成功和加剧的机制以及入侵植物功能性状与土壤氮动态之间的关系提供了新的见解。     

神农架常绿落叶阔叶混交林碳氮磷化学计量比

生态化学计量学是研究生态过程中化学元素平衡的科学, 碳(C)、氮(N)、磷(P)化学计量比是生态系统过程及其功能的重要特征。该研究测定了神农架常绿落叶阔叶混交林植物器官、凋落物及土壤的C、N、P含量, 利用生物量加权法计算其化学计量比, 并分析该生态系统不同组分间及不同器官间化学计量比的差异。研究结果发现: 在不同组分之间, C含量、C:N及C:P表现为植物>凋落物>土壤; N、P含量及N:P表现为凋落物>植物>土壤。在不同植物器官间, C含量的差异较小, 其变异系数相对N、P含量较低且保持稳定; N、P含量为叶片最高且变异系数最低; N:P为树皮最高, 而枝的变异系数最低。常绿与落叶树种的叶片N、P含量差异显著。与不同森林类型的化学计量比相比, 该常绿落叶阔叶混交林植物群落的C:P及N:P较低, 凋落物的C:P及N:P较高, 土壤的C、N、P化学计量比与亚热带常绿阔叶林基本一致, 生态系统的C:N相对较低。利用生物量加权法计算得到的该森林生态系统不同组分的C、N、P化学计量比的大小关系与前人利用枝叶取样算术平均的结果存在较大差异。C、N、P含量及其化学计量比在不同器官的分配及内稳性与器官的生理功能关系密切。     

The relationship between relative growth rate and whole-plant C:N:P stoichiometry in plant seedlings grown under nutrient-enriched conditions

Aims Recent theories indicate that N is more in demand for plant growth than P; therefore, N concentration and N : C and N : P ratios are predicted to be positively correlated with relative growth rate (RGR) in plants under nutrient-enriched conditions. This prediction was tested in this study.Methods We examined the whole-plant concentrations of C, N and P and RGR, as well as the relationship between RGR and the concentrations and the ratios of N : C, P : C and N : P, for different harvest stages (the days after seed germination) of the seedlings of seven shrub species and four herbaceous species grown in N and P non-limiting conditions. The relationships among plant size, nutrient concentrations and ratios were subsequently determined.Important findings RGR was positively correlated with N concentration and the ratios of N : P and N : C when the data were pooled for all species and for each shrub species, but not for individual herbaceous species. However, the relationship between RGR and P concentration and P : C was not significantly correlated for either shrubs or herbs. The variation of N among harvest stages and species was much greater than that of P, and the variation in N : P ratio was determined primarily by changes in N concentration. The shrub species differed from the herbaceous species in their N and P concentrations, nutrient ratios and in intraspecific relationships between RGR and nutrient ratios. These differences possibly reflect differences in the capacity for P storage and biomass allocation patterns. In general, our data support recent theoretical predictions regarding the relationship between RGR and C : N : P stoichiometry, but they also show that species with different life forms differ in the relationships among RGR and C : N : P stoichimetries.     

全球森林土壤微生物生物量碳氮磷化学计量的季节动态

土壤微生物生物量在森林生态系统中充当具有生物活性的养分积累和储存库。土壤微生物转化有机质为植物提供可利用养分, 与植物的相互作用维系着陆地生态系统的生态功能。同时, 土壤微生物也与植物争夺营养元素, 在季节交替过程和植物的生长周期中呈现出复杂的互利-竞争关系。综合全球数据对温带、亚热带和热带森林土壤微生物生物量碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其化学计量比值的季节动态进行分析, 发现温带和亚热带森林的土壤微生物生物量C、N、P含量均呈现夏季低、冬季高的格局。热带森林四季的土壤微生物生物量C、N、P含量都低于温带和亚热带森林, 且热带森林土壤微生物生物量C含量、N含量在秋季相对最低, 土壤微生物生物量P含量四季都相对恒定。温带森林的土壤微生物生物量C:N在春季显著高于其他两个森林类型; 热带森林的土壤微生物生物量C:N在秋季显著高于其他2个森林类型。温带森林土壤微生物生物量N:P和C:P在四季都保持相对恒定, 而热带森林土壤微生物生物量N:P和C:P在夏季高于其他3个季节。阔叶树的土壤微生物生物量C含量、N含量、N:P、C:P在四季都显著高于针叶树; 而针叶树的土壤微生物生物量P含量在四季都显著高于阔叶树。在春季和冬季时, 土壤微生物生物量C:N在阔叶树和针叶树之间都没有显著差异; 但是在夏季和秋季, 针叶树的土壤微生物生物量C:N显著高于阔叶树。对于土壤微生物生物量的变化来说, 森林类型是主要的显著影响因子, 季节不是显著影响因子, 暗示土壤微生物生物量的季节波动是随着植物其内在固有的周期变化而变化。植物和土壤微生物密切作用表现出来的对养分的不同步吸收是保留养分和维持生态功能的一种权衡机制。