鹭鸟营巢对无居民海岛台湾相思林氮磷循环影响研究

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鹭鸟是鹭科(Axdeidae)鸟类的总称,在我国分布极广,是湿地生态系统中重要的生物类群之一。鹭鸟多营巢于树、竹上,主要以幼鱼、虾、水生昆虫等水生生物和两栖类为食。当其归巢休憩时,会为营巢地带来数量可观的鸟粪。由于鸟粪中富含氮磷元素,必然会对营巢地森林生态系统的氮磷循环产生影响。本研究选取典型无居民海岛厦门市大屿岛白鹭自然保护区的鹭鸟营巢地台湾相思林(Acacia confuse)为试验对象,主要通过林地土壤和凋落物研究结合15N自然丰度法,揭示鹭鸟营巢对于森林生态系统氮磷循环的影响,为更好地认识鹭鸟作为将养分从水域向陆地转移的运输者在生态系统中的地位和功能提供科学依据。   本研究表明,鹭鸟营巢能够显著提高台湾相思林土壤的氮磷和有机碳含量,降低土壤pH,并通过15N稳定同位素证明这种改变主要源于鸟粪的输入。首先,营巢提高了土壤的速效养分含量:营巢区土壤的氨氮、硝氮和速效磷含量依次为138.78、208.70和342.11mg·kg-1,均显著高于对照区(依次为84.77、124.97和115.91mg·kg-1);其次,营巢提高了土壤的总氮、总磷和有机碳含量,营巢区这三者分别为4.73、1.17和58.02g·kg-1,显著高于对照区(依次为2.46、0.60和29.16g·kg-1);此外,营巢会导致土壤pH略有降低,营巢区(3.24)小于对照区(3.72)。进一步分析表明,营巢区土壤δ15N为7.48‰,显著高于对照区4.16‰,证实鸟粪输入是引起上述改变的主要原因。此外,季节变化能够显著影响对照区土壤矿质氮含量,这可能与林地的温、湿度变化有关。这种作用同样也发生在营巢区,但由于营巢区还受到鹭鸟营巢活动的影响,所以土壤矿质氮含量季节动态与对照区略有差异。然而对于土壤总氮、速效磷、总磷、有机碳含量、pH而言,无论是在营巢区还是在对照区,季节变化对其影响均不显著。   本研究表明,鹭鸟营巢能够显著提高台湾相思树活叶的N含量和凋落物养分归还量,并通过15N稳定同位素证明这种改变源于鸟粪的输入。首先,由于土壤养分供应的差异,营巢提高了活叶N含量:营巢区台湾相思活叶中的N含量(44.70mg·g-1)显著高于对照区(43.05mg·g-1),δ15N(9.12‰)亦高于对照区(2.80‰),表明前者吸收利用了来自鸟粪的高δ15N的N素;其次,季节变化是显著影响台湾相思林凋落量动态的主要因素,而营巢对凋落量的影响并不显著,但营巢区凋落物的N、P含量(27.76、1.46mg·g-1)及P年归还量(6.91kg·hm-2)均显著高于对照区(依次为24.74、1.15mg·g-1和5.15kg·hm-2),证明营巢可显著提高凋落物养分含量,因而加快养分的凋落归还。此外,营巢区台湾相思林养分循环参数R值为1.44,小于对照区1.59,也表明营巢区内养分元素循环较快。   本研究表明,鹭鸟营巢加快了台湾相思凋落叶的分解。凋落叶在营巢区的分解系数k为0.0032 d-1,显著高于对照区(k=0.0027d-1)。研究还发现,凋落叶分解时δ15N与初始值相比发生了改变,表明凋落叶分解过程中外源N的进入,由于营巢区林地外源N的δ15N高于对照区,这导致了凋落叶在营巢区分解时δ15N总体高于对照区。鹭鸟营巢降低了台湾相思林林下植物多样性。这可能是由于营巢区土壤富含P、氨氮和硝氮,能够促进一些植物的生长,但对更多植物产生了抑制作用。此外,对照区林下植物均匀度指数总体高于营巢区,这可能是由鸟粪输入差异造成两区空间异质性的不同所引起的。综上所述,鹭鸟营巢时,通过鸟粪输入可明显改变无居民岛林地土壤理化性质,显著提高台湾相思树活叶N含量和凋落物氮磷含量,促进养分的归还,显著加快凋落物分解,从而加快了林地氮磷的循环。但同时也产生了一些负面影响,如降低了林下植物多样性。
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