毛竹擴(kuò)張影響森林植物多樣性的氮磷化學(xué)計(jì)量學(xué)機(jī)制.pdf

1、毛竹(Phyllostachys edulis)擴(kuò)張對(duì)鄰近森林生態(tài)系統(tǒng)物種多樣性造成較大影響，但其影響機(jī)制尚不清楚。生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)是利用生物學(xué)、化學(xué)和物理學(xué)中的基本原理，來研究生物系統(tǒng)元素平衡的科學(xué)。本文采用時(shí)空替代法，在江西井岡山國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)，比較分析了毛竹擴(kuò)張方向上的毛竹林、竹木混交林和鄰近闊葉林與杉木林喬木、灌木、草本層的物種多樣性、植物葉片及林下土壤的氮磷含量、氮磷比等指標(biāo)，試圖從生態(tài)化學(xué)內(nèi)平衡的角度來分析毛竹擴(kuò)張導(dǎo)致物種多

2、樣性變化的原因。結(jié)果表明:
　　(1)毛竹擴(kuò)張對(duì)鄰近闊葉林不同層次的物種多樣性影響不同。其中擴(kuò)張顯著降低了喬木層的物種多樣性，使Shannon-Wiener指數(shù)由2.56降至0.06，降幅高達(dá)98％;同時(shí)也降低了灌木層的物種多樣性，Shannon-Wiener指數(shù)由2.58降至2.03，降幅約22％;但毛竹擴(kuò)張卻增加了草本層的物種多樣性，Shannon-Wiener指數(shù)由2.64上升為2.95，增幅約12％。
　　(2)毛竹

3、擴(kuò)張也影響了常綠闊葉林的群落結(jié)構(gòu)。擴(kuò)張減少了群落的分層，導(dǎo)致群落垂直結(jié)構(gòu)單一，主要集中在12-14m，多度百分比占33.3％;同時(shí)減少了大徑級(jí)的個(gè)體，導(dǎo)致群落徑級(jí)主要分布于5-10 cm，多度百分比高達(dá)90.0％。說明毛竹擴(kuò)張使闊葉林群落結(jié)構(gòu)變得單一。
　　(3)喬木層物種的氮磷化學(xué)計(jì)量學(xué)特征存在一定差異。毛竹內(nèi)平衡調(diào)節(jié)能力最強(qiáng)，在擴(kuò)張過程中葉片N∶P維持在16.0,基本不變;杉木（Cunninghamia lanceolata）

4、次之，成熟葉N∶P穩(wěn)定在13.0，而新葉和凋落葉的N∶P平均降幅約18％;闊葉樹內(nèi)平衡調(diào)節(jié)能力較弱，葉片N∶P約20.0-23.0，毛竹擴(kuò)張導(dǎo)致其降低約20.0-30.0％。
　　(4)灌木層物種的氮磷化學(xué)計(jì)量學(xué)特征差異也較大。油茶（Camellia oleifera）、朱砂根(Ardisia crenata)和格藥柃（Eurya muricata）的內(nèi)平衡調(diào)節(jié)能力較強(qiáng)，紅果釣樟（Lindera erythrocarpa）和紅楠（

5、Machilus thunbergii）的內(nèi)平衡調(diào)節(jié)能力一般。毛竹擴(kuò)張導(dǎo)致紅果釣樟的葉片N∶P下降約20.0％。
　　(5)草本層植物的氮磷化學(xué)計(jì)量學(xué)特征則差異不明顯，葉片N∶P可塑性較強(qiáng)，約16.0-20.0。毛竹擴(kuò)張對(duì)其影響不顯著，降幅小于10.0％。
　　(6)毛竹擴(kuò)張導(dǎo)致鄰近森林生態(tài)系統(tǒng)土壤P含量顯著升高，土壤N∶P顯著下降。常綠闊葉林土壤N∶P約9.0，杉木林土壤N∶P約10.0，毛竹林的土壤N∶P約6.0，降幅達(dá)

6、35-40％。
　　(7)不同層次植物對(duì)土壤養(yǎng)分變化的響應(yīng)不同。喬木層植物葉片N∶P與土壤N∶P呈顯著正相關(guān)，灌木層葉片與土壤N∶P相關(guān)性不顯著，而草本層葉片N∶P與土壤N∶P呈顯著負(fù)相關(guān)。
　　總之，毛竹擴(kuò)張使江西井岡山自然保護(hù)區(qū)次生常綠闊葉林與杉木林土壤P含量升高，導(dǎo)致土壤N∶P下降，并對(duì)喬灌草3層次物種的葉片氮磷化學(xué)計(jì)量學(xué)特征造成不同程度的影響，其中喬木受影響最大，灌木次之，草本最輕。推測毛竹擴(kuò)張導(dǎo)致鄰近森林土壤養(yǎng)分變