华南植物园揭示热带森林植物如何适应低磷生境

中科院华南植物园生态中心助理研究员毛庆功在研究员鲁显楷、莫江明指导下，发现长期磷素输入降低热带“富氮”森林植物多样性。相关研究近日发表于《整体环境科学》。

研究人员通过在南亚热带“富氮”的季风常绿阔叶林进行长期磷添加控制试验研究发现，长期（2008年至2017年）磷添加显著增加了土壤总磷（1倍）、有效磷（大于30倍）以及植物组织（细根、枝条、叶片）磷含量。但是，林下植物的最大净光合速率和幼苗生长速率并没有显著增加。相反，长期磷添加处理显著降低了种子萌发苗的存活率和林下植物多样性（如物种数和个体数等）。

进一步分析发现，这种负面效应可能是与磷添加后植物体内非结构性碳消耗增加有关（如细根非结构性碳含量降低了30%）。这些发现挑战了传统的竞争排斥理论，即限制性养分的输入将刺激植物生长，并通过竞争排斥的方式降低群落多样性。

研究人员推测，林下层植物生长可能与多种资源（如光和盐基离子等）共同限制有关。长期来看，在磷输入条件下，热带森林植物大量吸收和储存磷的功能属性可能导致林下植物体内碳代谢失衡和更新失败，从而对森林物种周转和群落组成产生深远影响。

该研究为热带森林植物适应低磷生境提供了新的直接证据，对于进一步认识自然生态系统多样性维持和磷利用策略，以及制定科学的生态系统管理政策具有重要意义。

相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.149306

（原载于《中国科学报》 2021-09-14 第4版 综合）