林下植物是人工林生态系统的重要组成部分,在维护林地地力和涵养水源等方面发挥着重要的生态功能,同时,也与培育目标树种竞争水分和养分,因此,人工林林下植物的研究一直受到重视。氮(N)和磷(P)是森林生态系统最重要的限制性元素,且两者相互影响,共同影响植物的生长和生态系统的稳定性。目前,关于施N和P肥对森林树木养分吸收和生产力的影响研究较多,但对林下植物多样性及其养分动态的研究较少。本研究以丘陵山区典型中龄杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林为对象,于2011年布设了两个水平N添加(5和10 g m-2 a-1)、一个水平P添加(5 g m-2 a-1)、N和P同时添加和对照共6种处理5次重复的完全随机化区组野外原位试验;于2012和2013的生长季和非生长季调查林下植物多样性和测定生物量;在2013的生长季和非生长季在30块样地中随机采集8种主要林下植物叶片或地下部分植株,测定其N和P含量;评价养分条件改变后林下植物多样性、生物量和主要林下植物养分响应格局及其内在关联,为杉木林林下植物管理及其应对大气N沉降提供科学依据。主要结果如下:(1)施肥处理后第一年,施P肥提高了林下植物物种丰富度、均匀度指数、Shanon-Wiener指数,而施N肥无显著影响;第二年,林下植物多样性对N肥和P肥处理的响应均不显著。两年生长季和非生长季林下植物生物量在不同施肥处理之间均无显著差异。同时,发现第二年生长季林下植物生物量与物种丰富度显著正相关,与均匀度显著负相关。推断,光照条件等决定林下植物空间分布格局的生态要素是决定林下植物多样性和生产力的关键因子。养分供应改变可短期内影响林下植物多样性,估计与养分有效性不仅可以促进林下植物的生长,还会增强目标树种杉木的生长速率,改变林冠的空间分布,从而影响林冠下层光照分布。因此,施肥对林下植被的影响最终还得与目标树木的响应共同起作用。(2)不同林下植物养分含量对N肥、P肥及其交互作用的响应各异。其中施N肥提高狗脊、黄瑞木、檵木、三叶赤楠和大青生长季叶片N含量,提高狗脊和山莓非生长季叶片氮含量;提高了芒萁、檵木和大青生长季叶片P含量;施P肥提高芒萁生长季N含量,提高山莓生长季和非生长季叶片N含量;提高狗脊、芒萁、黄瑞木、檵木、三叶赤楠、山莓和钩藤生长季叶片P含量,提高芒萁、狗脊、黄瑞木和钩藤非生长季叶片P含量。此外,施N肥和施P肥对芒萁和檵木生长季叶片N含量,对山莓非生长季叶片N含量;对芒萁、钩藤、檵木和山莓生长季叶片P含量,狗脊非生长季P含量存在显著的交互作用。显然,林下植物养分含量对施肥的响应格局总体表现为生长季比非生长季敏感,蕨类植物和常绿植物的响应比落叶植物敏感,对P肥响应强度高于对N肥的响应强度。(3)施N肥提高狗脊和三叶赤楠生长季叶片N/P比,提高狗脊和山莓非生长季叶片N/P比;施P肥降低狗脊、芒萁、三叶赤楠、山莓和钩藤生长季叶片N/P比,降低芒萁、狗脊、黄瑞木、钩藤和山莓非生长季叶片N/P比。此外,施N肥和施P肥对三叶赤楠生长季和狗脊、山莓非生长季叶片N/P比交互作用显著。显然,林下植物N/P比主要受到P肥的控制,表明该人工林可能是N相对富余、P相对不足的生态系统。综上所述,丘陵红壤区杉木人工林不同林下植物对施肥的响应各异。主要林下植物养分含量对施肥响应格局的差异表明,施肥将影响林下植物对资源捕获的竞争关系,从而改变林下植物的物种组成及其群落特征,但短期内林下植物生物多样性和生产力的变化主要是由光照等资源空间异质性的格局所决定。本结果也表明,林下植物的多样性和生物量的进一步研究要选定若干关键物种来长期定位监测。