云南亞熱帶森林固氮地衣與共存附生植物間的氮轉(zhuǎn)移

關(guān)鍵詞：附生植物，藍(lán)藻型地衣，氮轉(zhuǎn)移， ¹⁵N 自然豐度值（ δ¹⁵N） ，養(yǎng)分獲取，哀牢山中圖分類號(hào)：Q948 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1000-3142（2025）08-1371-09

Nitrogen transfer from nitrogen-fixing lichen to co-occurring epiphytes in the subtropical forests of Yunnan

SUN Wei ^1，2 ， PU Xiaoyan ^1，3 ， HU Xiaowen4，LU Zhiyun ^1，4 ， LI Su ¹ lYunanKeybotofestostebilitdobalaeisabicalotcldeecdefc，Mengla 66303，Yunnan，ina;2.UniersityofChineseAcadeyofSciences，Beig9，Cina；3.PartyShodofXishabDaiAutonomous PrefectureCommiteeofC.P.C，Jinghong 666loo，Yunnan，China；4.AilaoshanSubtropicalForestEcosystem Observation and Research Station of Yunnan Province，Jingdong 676209，Yunnan，China）

收稿日期：2024-12-18接受日期：2025-03-27基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金（32171554，32471641）；云南省高層次人才培養(yǎng)支持計(jì)劃（興滇英才）青年拔尖人才專項(xiàng)（YNWR-QNBJ-2020-067）。第一作者：孫維（1999—），碩士研究生，研究方向?yàn)橹参锓N間作用，（E-mail）sunwei@ xtbg.ac.cn。\"通信作者：李蘇，博士，研究員，研究方向?yàn)樯稚鷳B(tài)、恢復(fù)生態(tài)和植物生理生態(tài)，（E-mail）lis @ xtbg.ac.cn。

Abstract：Acquiringsufficient nitrogen（N）to meet requirements for growth isa majorchallenge for epiphytes living in nutrient-poor canopy habitats.Cyanolichens （lichens thatcontain cyanobacterial symbionts）can function as the primary participantsinbiologicalnitrogenfixationinmanyterestralecosystemsduetotheirexcellentN-fixingability，however， itremains unclear whetherfixedNfrom epiphyticcyanolichenscan be transfered toneighboring epiphytes.To assess the Ncontributionof cyanolichens to epiphytes，thisstudyfocusedon epiphytic ferns，bryophytes and coexisting cyanolichen Lobaria retigera in subtropical montane moist evergreen broad-leaved forests of the Ailao Mountains，Yunnan Province， southwest China. Using ¹⁵N natural abundance analysis，the N transfer between the cyanolichens and epiphytes and its impact on the nutrients of epiphytes were investigated.Theresults were as folows：（1）Cyanolichens significantly transferred N to epiphytes，contributing 26.18% and 35.15% of N to bryophytes and ferns，respectively.（2）The presence of cyanolichensenhanced the abilityof phosphorus（P）acquisition in bryophytes，thereby significantly reducing theirN：Pratio，whileno significantresponse was observed in ferns.（3）Ntransfer fromcyanolichens to ferns was primarilyinfluenced bythe growthdirectionof thecyanolichensandthediameteratbreast heightofthe host tree， while N transfer to bryophytes was mainly afected by the growth directionand coverage of the cyanolichens.In conclusion，cyanolichensplaya crucialrolein supplying Nto coexisting epiphytecommunitiesand alleviating N limitation insubtropical forests.This studyprovides evidence forunderstanding the formationand maintenance of epiphyte biodiversity in more stressful canopy habitats.

Key words： epiphyte，cyanolichens， nitrogen transfer， ¹⁵N natural abundance value （ δ¹⁵ N），nutrient acquisition，Ailao Mountains

氮是調(diào)控植物生長發(fā)育的關(guān)鍵營養(yǎng)元素之一（Kraiseretal.，2011）。附生植物生長于樹木表面，由于根部很少或無法直接連接土壤界面，因此面臨著比陸生植物更為嚴(yán)峻的氮脅迫。Hietz等（2022）研究發(fā)現(xiàn)，附生植物的葉片氮含量總體上比陸生植物低 45% 。然而，事實(shí)上，熱帶和亞熱帶森林系統(tǒng)中附生植物物種多樣性極高，甚至可占1/3以上新熱帶地區(qū)雨林維管植物的物種數(shù)（Benzing，1990）。附生植物采取各種各樣的進(jìn)化和適應(yīng)策略，獲取營養(yǎng)以滿足自身生長需求，可能是其緩解林冠環(huán)境氮貧瘠限制，并形成繁茂群落的直接動(dòng)因。大氣和林冠被認(rèn)為是附生植物的主要氮輸人來源（Stewartetal.，1995）。大氣氮源包括干沉降和降雨、穿透雨、樹干莖流、霧輸入和生物固氮等方式（Stewartetal.，1995）；冠層氮源主要包括宿主樹皮、樹葉的淋溶和冠層內(nèi)有機(jī)物質(zhì)的礦化（Benzing，1990）。其中，生物固氮被認(rèn)為是附生植物不可或缺但一直被低估甚至忽視的關(guān)鍵氮源，目前了解甚少（Furnkranzetal.，2008;Z0tz，2016）。

廣布于陸地生態(tài)系統(tǒng)的藍(lán)藻型地衣是共生藻為藍(lán)藻的地衣和共生藻為綠藻但具藍(lán)藻衣癭結(jié)構(gòu)的地衣的統(tǒng)稱，具有卓越的生物固氮能力（Becker，1980；Millbankamp;Olsen，1986）。它們主要通過淋溶和分解向周圍生態(tài)系統(tǒng)釋放自身的氮，并且可以直接被其他植物吸收和利用（Crittendenamp;Kershaw，1978；Pike，1978；Freiberg，1999;Luttge，2016），每年可向沙漠、熱帶雨林、高山森林、極地等生態(tài)系統(tǒng)貢獻(xiàn)大量的氮（Kallio，1974；Forman，1975；Becker，1980；Millbankamp;Olsen，1986），特別是在熱帶和亞熱帶地區(qū)，包含藍(lán)藻地衣在內(nèi)的附生隱花植物輸出可觀的氮到森林系統(tǒng)，對(duì)維系當(dāng)?shù)匚锓N多樣性有巨大貢獻(xiàn)（Markhamamp;FernándezOtárola，2021）。由此推斷，附生藍(lán)藻地衣可能對(duì)共存于林冠的附生植物類群具有重要氮貢獻(xiàn)，但自前并無直接證據(jù)給予證實(shí)。同時(shí)，藍(lán)藻地衣固氮受到水分、光照、溫度的影響（Nash，2008；柳帥，2019）;Pirhofer-Walzl等（2012）對(duì)陸生豆科植物在氮轉(zhuǎn)移方面的研究，揭示了氮受體植物的功能性狀（如根系特征）也會(huì)影響氮轉(zhuǎn)移的效率。因此，可以推測(cè)藍(lán)藻地衣-附生植物之間如果存在氮轉(zhuǎn)移，必然也受到類似因素的影響。

¹⁵N 自然豐度法是研究生態(tài)系統(tǒng)N循環(huán)的重要技術(shù)手段。通過分析氮源和植物器官 ¹⁵N 自然豐度值 （δ¹⁵N） ，基于同位素混合模型等統(tǒng)計(jì)分析，可以確定植物的氮吸收偏好及其不同氮源的氮貢獻(xiàn)（Takebayashi et al.，2O1O；Liu XY et al.，2018）。這同樣也為附生植物的氮經(jīng)濟(jì)學(xué)研究提供了強(qiáng)有力的工具。例如，Eskov等（2019）通過對(duì)附生植物和對(duì)應(yīng)宿主的葉和土壤的 δ¹⁵N 進(jìn)行關(guān)聯(lián)性分析，認(rèn)為附生植物與宿主間可能存在營養(yǎng)轉(zhuǎn)移。Su等（2023）基于 ¹⁵N 自然豐度法對(duì)哀牢山亞熱帶常綠闊葉林樹干不同附生植物功能群及潛在氮源的分析發(fā)現(xiàn)，在低氮沉降背景下共存附生植物的氮源發(fā)生顯著分化，但生物固氮可能是附生植物的普遍氮源。然而，目前以藍(lán)藻地衣為代表的生物固氮類群對(duì)鄰近附生植物的直接氮貢獻(xiàn)及影響因素仍未可知。

在我國西南地區(qū)云南袁牢山國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)的中山濕性常綠闊葉林中，附生植物極為豐富，附生固氮地衣常與其他附生植物共存于樹干和林冠中，是研究附生植物物種多樣性形成和維系機(jī)制的理想場(chǎng)所（Lietal.，2013；普曉妍等，2021；Su etal.，2023）。本研究擬在云南哀牢山中山濕性常綠闊葉林中，以1種常見的優(yōu)勢(shì)藍(lán)藻地衣［網(wǎng)肺衣（Lobariaretigera）]及其常見共同生長的附生植物為研究對(duì)象，通過 ¹⁵N 自然豐度法，驗(yàn)證它們之間是否直接發(fā)生氮轉(zhuǎn)移以及可能影響其轉(zhuǎn)移強(qiáng)度的因子，以期為闡明附生植物在養(yǎng)分貧瘠環(huán)境下維系物種多樣性機(jī)制提供科學(xué)的理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1研究地概況

哀牢山國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)景東片段位于云南高原西南部、橫斷山區(qū)南段，其山體上部分布有目前我國面積最大、保存最完整的亞熱帶山地濕性常綠闊葉林（吳征鎰等，1983）。本研究地點(diǎn)位于哀牢山北端的徐家壩地區(qū)（ 23^°35^′-24^°44^′N 100^°54^′-101^°30^′E） ，海拔 2400～2750m ，年平均氣溫為 11.3^°C ，年平均降水量為 1841mm ，其中 86% 的降水量集中于5—10月。優(yōu)勢(shì)喬木主要包括木果柯（Lithocarpusxylocarpus）、硬殼柯（Lithocarpushancei）等（邱學(xué)忠和謝壽昌，1998）。目前，有超過600種附生植物（113種被子植物、117種蕨類、176種苔蘚植物、217種地衣）被記錄，附生維管植物中，以水龍骨科（Polypodiaceae）［水龍骨屬（Polypodiodes）、瓦韋屬（Lepisorus）、修蕨屬（Selliguea）］和蘭科（Orchidaceae）［石斛屬（Dendrobium）、石豆蘭屬（Bulbophyllum）、貝母蘭屬（Coelogyne）]以及苦苣苔科（Gesneriaceae）［芒毛苣苔屬（Aeschynanthus）]植物較為常見（Lietal.，2013；普曉妍等，2021）。

1.2研究方法

根據(jù)已有的研究和調(diào)查，本研究以當(dāng)?shù)厣窒到y(tǒng)的常見樹種木果柯、硬殼柯和旱冬瓜（Alnusnepalensis）作為宿主樹，選擇附生于其上的常見大型藍(lán)藻地衣物種網(wǎng)肺衣作為具有生物固氮能力的代表類群，選擇常與其共同生長的蕨類和苔蘚作為氮源受體的代表類群。其中，蕨類以棕鱗瓦韋（Lepisorusscolopendrium）或二色瓦韋（L.bicolor）為代表，二者具有類似的生理生態(tài)特征和生境選擇偏好，在野外常共同生長在一起（Chen et al.，2019）。由于苔蘚個(gè)體微小在野外不容易鑒定到個(gè)體水平，因此采集其混合材料，其優(yōu)勢(shì)種通常包括西南樹平蘚（Homaliodendron montagneanum）刀葉樹平蘚（H.scalpellifolium）、阿薩羽苔（Plagiochilaassamica）、樹形羽苔（P.arbuscula）、疏葉絲帶蘚（Floribundariawalkeri）和齒葉平蘚（Neckeracrenulata）等（馬文章，2009）。為降低環(huán)境和微環(huán)境異質(zhì)性對(duì)附生植物生長的影響，在相似森林斑塊中，選擇離地 1.5～2.5m 的宿主樹干采集相關(guān)材料。共同生長組（以下簡稱共存組）采集網(wǎng)肺衣及與其生長在一起（蕨類根系與其直接連接，苔蘚與其空間距離 lt;10cm 且均無空白斑塊間隔）的蕨類葉片和苔蘚莖葉組織的健康材料；而參照組材料，必須對(duì)目標(biāo)蕨類或苔蘚材料生長位置以上 2m 以內(nèi)和地面以上的樹干區(qū)域嚴(yán)格檢查，并確定無任何固氮地衣個(gè)體存在（避免可能的生物固氮輸入）后，采集相應(yīng)蕨類葉片和苔蘚。同時(shí)采集兩類材料生長位置的宿主表層樹皮，用于確定其是否對(duì)附生其上的目標(biāo)植物N和 δ¹⁵N 有顯著影響。將每株樣樹的所有同類材料混合后，作為1個(gè)重復(fù)；每份樣品6個(gè)重復(fù)，共42份樣品。此外，為分析影響氮轉(zhuǎn)移的潛在影響因子，同時(shí)記錄宿主的種類、胸徑及網(wǎng)肺衣個(gè)體的生長方位（陽面和陰面）和蓋度（ cm² ）。

將以上樣品采集帶回實(shí)驗(yàn)室后，去除非目標(biāo)物，并用超純水多次沖洗， 65^°C 干燥 ^48h ，研磨過80目篩，利用元素分析儀（iCAP6300，ThermoFisherScientificUSA）測(cè)定 P 含量，同位素比率質(zhì)譜儀（Finnigan DELTA V Advantage，Thermo FisherScientificUSA）和元素分析儀（FlashIRMS，ThermoFisherScientificUSA）測(cè)定N含量和 δ¹⁵N 。

δ¹⁵N 計(jì)算公式如下：

δ¹⁵N（H_OO）=1000×（R_?H^en-R_?N?E^°）/R_?N?E^° （1）

式中： R_?uu^? 和 R_firf 分別為樣品和標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中¹⁵N/¹⁴N 值，分析誤差小于 0.15‰ 。

固氮地衣向共存附生植物的氮轉(zhuǎn)移比例（ ΔN_transf ）（或稱固氮地衣的氮貢獻(xiàn)）是指固氮地衣輸出的氮占受體植物葉片（或原植體）氮含量的比例。參照Treseder等（1995）和Sierra 等（2007），計(jì)算公式如下：

N_transf（%）=100×（δ¹⁵N_ref-δ¹⁵N_together）/（δ¹⁵N_ref-

式中： δ¹⁵N_together 是與固氮地衣共同生長的目標(biāo)植物的 δ¹⁵N ，表示其N來源于固氮地衣以及其他氮源； δ¹⁵N_ref 是單獨(dú)生長的參照目標(biāo)植物的 δ¹⁵N 代表其N來源于其他氮源； δ¹⁵N_fixed 是指固氮地衣的 δ¹⁵N 。

1.3數(shù)據(jù)處理和分析

使用R 4.2.3（https：//www.R-project.org/），對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和制圖。對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行Shapiro-Wilk正態(tài)性檢驗(yàn)和Bartlett方差齊性檢驗(yàn)后，利用方差分析（ANOVA）比較不同處理間的附生植物間N轉(zhuǎn)移比例和元素特征差異。同時(shí)，構(gòu)建簡單線性回歸模型，探究附生植物氮轉(zhuǎn)移與P的關(guān)系。

為進(jìn)一步檢驗(yàn)影響氮轉(zhuǎn)移的潛在因素，構(gòu)建固氮地衣-附生植物氮轉(zhuǎn)移比例與多因子（宿主胸徑和種類、網(wǎng)肺衣蓋度和生長方位）的廣義線性模型（generalizedlinearmodels，GLMs）。由于附生苔蘚和蕨類間對(duì)氮的獲取和利用策略明顯不同（Suetal.，2023），將分別構(gòu)建氮轉(zhuǎn)移模型。首先，對(duì)連續(xù)性變量進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，并進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)相關(guān)系數(shù)絕對(duì)值均小于0.7，表明不存在高共線性因子。然后，基于GVIF值檢查所有因子的共線性，刪去 GVIFgt;5 的連續(xù)性變量或 GVIF^{（1/2×Df）}gt; 的分類變量，重新擬合模型，重復(fù)此過程，直至滿足模型初步要求。最后，為評(píng)估預(yù)測(cè)因子的單個(gè)固定效應(yīng)，使用glmm.hp 程序包（Laietal.，2022），對(duì)模型進(jìn)行方差分解分析，并去除解釋比例為負(fù)值的參數(shù)，重新構(gòu)建上述模型直至滿足所有條件。其中，在蕨類植物氮轉(zhuǎn)移模型中，由于宿主種類的 ，網(wǎng)肺衣蓋度對(duì) R² 解釋比例為負(fù)值，故去除該因子；在苔蘚植物氮轉(zhuǎn)移模型中，同樣由于宿主種類的 ，故去除該因子。

2 結(jié)果與分析

2.1養(yǎng)分特征變化及氮轉(zhuǎn)移比例

與參照組相比（圖1），共存組蕨類（ F=8.563 ，P=0.015 ）和苔蘚（ F=6.076 ， P=0.033 的 δ¹⁵N 均顯著升高；而其N含量分別升高了 17.12% 和0.56% ，均未達(dá)顯著性水平。同時(shí)，共存組苔蘚的P含量比參照組提高了 21.05% ，并接近顯著性水平（ F=4.340 ， P=0.064 ，導(dǎo)致其 N：P 值顯著降低（ F=5.307 ， P=0.044 ）；而共存組蕨類的P含量雖較參照組升高 14.29% ，但未達(dá)到顯著性水平，其 N：P 值也與參照組無顯著性差異。綜上表明，固氮地衣的存在對(duì)苔蘚的氮磷養(yǎng)分動(dòng)態(tài)的影響更為顯著，而對(duì)蕨類的影響則較為有限。

基于 ¹⁵N 自然豐度法的分析結(jié)果進(jìn)一步顯示，附生苔蘚和蕨類體內(nèi)（ （26.18±9.55）% （均值 ± 標(biāo)準(zhǔn)誤，下同）和（ （35.15±7.18）% 的 分別來自共存的網(wǎng)肺衣（圖2：A），但二者并無顯著性差異（ F=0.561 ，P=0.471 ），表明附生固氮類群對(duì)共生植物具有顯著的N貢獻(xiàn)。對(duì)所有樣本而言，回歸分析（圖2：B）結(jié)果顯示，隨著網(wǎng)肺衣N轉(zhuǎn)移量的增加，附生植物的 P 含量近乎顯著增加（ R²=0.31 ， P=0.058 ）。

2.2影響固氮地衣-附生植物間氮轉(zhuǎn)移的因素

圖2結(jié)果顯示，共存組與對(duì)照組宿主樹皮的δ¹⁵N ［共存組為 （-1.24±0.44）% 參照組為（-0.97±0.41）% n=6 P=0.66] 和N含量［共存組為 （1.14±0.17）% 、參照組為 （0.98±0.14）%，n= 6，P=0.47] 均未有顯著性差異，對(duì)其表面附生植物的氮?jiǎng)討B(tài)應(yīng)無顯著性影響。而生長于樹干陰面的網(wǎng)肺衣較陽面具有更高的 δ¹⁵N 信號(hào)［陰面為（-1.52±0.07）% 、陽面為 （-2.42±0.47）%o，n=3 ，P=0.13] ，表明其體內(nèi)的氮來自自身生物固氮的比例更高，而二者N含量近似［陰面為（ 3.75± 0.12）% ，陽面為（ （3.83±0.11）% n=3，P=0.47. 。

方差分解分析結(jié)果（表1）進(jìn)一步揭示了調(diào)查因子對(duì)固氮地衣-附生植物氮轉(zhuǎn)移比例的綜合影響。宿主胸徑和網(wǎng)肺衣生長方位共同解釋了網(wǎng)肺衣向蕨類N轉(zhuǎn)移比例變化的 0.751（R²） ，其中宿主胸徑是最重要的預(yù)測(cè)因子，解釋了 R² 的 57.72% ，顯示當(dāng)宿主胸徑增大時(shí)，其N轉(zhuǎn)移強(qiáng)度顯著降低（ P=0.032 ）；樹干陰面生長的網(wǎng)肺衣比其陽面?zhèn)€體轉(zhuǎn)移更高的N到附生蕨類（ P=0.041 ）。

圖1 云南哀牢山常綠闊葉林共存組和參照組附生蕨類和苔蘚植物 δ¹⁵N（A） 、N（B）、P（C）和 N：P（D） 的變化 Fig.1Changes in δ¹⁵N （A），N（B），P（C） and N：P 二 （D） in epiphytes and bryophtes of group and control group coexisting in evergreen broad-leaved forests of the Ailao Mountains，Yunnan

黑色菱形代表均值。 The black diamond represents the mean value.

就苔蘚類群而言，宿主胸徑、網(wǎng)肺衣蓋度和其生長方位共同解釋了N轉(zhuǎn)移比例方差（ （R²） 的 54.9% ，其中網(wǎng)肺衣蓋度和生長方位分別解釋了 R² 的55.45% 和 37.67% ，宿主胸徑僅解釋了 6.89% ，但其變化系數(shù)均不顯著（表1）。并且，宿主直徑和網(wǎng)肺衣蓋度的增加均促進(jìn)N轉(zhuǎn)移強(qiáng)度，而樹干陰面的網(wǎng)肺衣的氮轉(zhuǎn)移能力同樣強(qiáng)于其陽面?zhèn)€體。

3討論與結(jié)論

3.1固氮地衣-附生植物間氮轉(zhuǎn)移及其生態(tài)學(xué)意義在農(nóng)林生態(tài)系統(tǒng)中，豆科植物與非豆科植物之間的N轉(zhuǎn)移現(xiàn)象及其應(yīng)用價(jià)值早已引起廣泛關(guān)注。前人研究顯示，豆科植物能夠?qū)?6%～50% 的N轉(zhuǎn)移到鄰近的非豆科植物中（Hggh-Jensen，2006；Dahlin amp; Stenberg，2O1O；Rasmussen et al.，2013；Dhamalaetal.，2017）。相比之下，盡管附生維管植物物種占陸生維管植物的 10% （Zotz etal.，2021），但由于它們主要棲息于林冠層，難以接觸和進(jìn)行規(guī)范性采樣（Zotz，2016），因此它們?cè)谏譅I養(yǎng)循環(huán)和生物多樣性方面的生態(tài)功能往往被忽視。附生植物群落中的N轉(zhuǎn)移現(xiàn)象幾乎未得到關(guān)注和研究。相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的缺乏，導(dǎo)致了生物固氮對(duì)附生植物群落重要性的低估。本研究首次利用 ¹⁵N 自然豐度法，揭示固氮地衣能夠?qū)@著比例（ 26%～35% ）的N轉(zhuǎn)移到鄰近的附生植物中。這表明固氮地衣對(duì)周圍植物的N貢獻(xiàn)與豆科植物相當(dāng)。同時(shí)，本研究也證實(shí)了傳統(tǒng)觀點(diǎn)所認(rèn)為的固氮類群，如藍(lán)藻地衣，在緩解林冠附生植物N脅迫以及向森林生態(tài)系統(tǒng)輸入N方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用（Wania etal.，2002；Eskovetal.，2019；Suetal.，2023）。此外，本研究再次驗(yàn)證并量化了我們團(tuán)隊(duì)之前的研究發(fā)現(xiàn)，即藍(lán)藻地衣是哀牢山森林生態(tài)系統(tǒng)附生植物普遍的N來源，這與Su等（2023）的研究結(jié)果相同。此外，相較于養(yǎng)分供應(yīng)更為豐富的土壤環(huán)境，附生植物所處的樹皮環(huán)境養(yǎng)分極為貧瘠（Zotz，2016），而固氮地衣能在大氣污染較低的森林系統(tǒng)中廣泛生長，其所轉(zhuǎn)移的N對(duì)附生植物乃至整個(gè)群落的重要性不言而喻。

圖2云南哀牢山常綠闊葉林網(wǎng)肺衣對(duì)共存附生植物的氮轉(zhuǎn)移比例（A）及其對(duì)附生植物P含量的影響（B） Fig.2N transfer ratio of Lobaria retigera to coexisting epiphytes（A）and its effect on P content epiphytes（B） in evergreen broad-leaved forests of the Ailao Mountains，Yunnan

為獲取和儲(chǔ)存必需的營養(yǎng)物質(zhì)，附生植物進(jìn)化出多元化的生存策略以滿足自身生長需求（Bloometal.，1985）。Su等（2023）研究發(fā)現(xiàn)，附生藍(lán)藻地衣主要通過自身生物固氮獲取N，附生苔蘚通過生物固氮和揚(yáng)塵獲取N，而附生維管植物能從宿主植物和降雨中獲取 N 。本研究中，固氮地衣的存在，不僅影響了共存附生植物的氮源組成（δ¹⁵N） ，而且還在一定程度上提高了其氮含量，同時(shí)促進(jìn)了其對(duì)P的吸收和利用效率。這與在陸生系統(tǒng)中的研究發(fā)現(xiàn)結(jié)果類似。例如，Liu等（2013）

通過人工控制實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，隨外界N輸入的增加，植物利用吸收的N促進(jìn)了P的獲取（Crittendenetal.，1994；Markleinamp;Houlton，2012）。此外，本研究中，附生植物無論是否與固氮地衣共存，其N：P 值均普遍小于10，這暗示哀牢山地區(qū)的附生植物仍然受到低N脅迫（Zhangetal.，2020），這與Shi等（2017）在有關(guān)附生苔蘚的研究發(fā)現(xiàn)一致。這表明固氮地衣對(duì)鄰近附生植物的氮貢獻(xiàn)，可能主要發(fā)生在低氮環(huán)境中，而大氣沉降等氮輸入途徑的增強(qiáng)幅度一旦越過閾值，可能會(huì)導(dǎo)致附生群落內(nèi)氮轉(zhuǎn)移現(xiàn)象的消失。

3.2影響固氮地衣-附生植物間氮轉(zhuǎn)移的因素

本研究結(jié)果顯示，固氮地衣向不同附生植物類群的N轉(zhuǎn)移比例并不存在顯著的統(tǒng)計(jì)差異，但它們對(duì)從固氮地衣中獲取的N響應(yīng)卻存在顯著的類群差異。固氮地衣所轉(zhuǎn)移的N能有效促進(jìn)附生苔蘚植物獲取P，從而降低其 N：P 值。相比之下，附生蕨類植物N、P和 N：P 值均無顯著性變化。這可能與蕨類植物的適應(yīng)性策略有關(guān)。一些研究認(rèn)為，蕨類植物的生長更多受光合作用限制（Guillenetal.，2024），而很少受到養(yǎng)分限制（Wegneretal.，2003）；它們主要通過限制生長速率的機(jī)會(huì)主義策略，來應(yīng)對(duì) _N，P 等主要營養(yǎng)元素的匱乏（Zhangetal.，2023）。同樣，蕨類和苔蘚植物的生長特性差異，也可能介導(dǎo)了它們與網(wǎng)肺衣間的氮轉(zhuǎn)移特征對(duì)宿主和氮源的響應(yīng)。

表1影響云南哀牢山常綠闊葉林固氮地衣-附生植物氮轉(zhuǎn)移的因素 Table1Influence of factors on N transfer from N-fixing lichens to epiphytes in evergreen broad-leaved forests of the Ailao Mountains，Yunnan

注：網(wǎng)肺衣生長方位以陰面為基準(zhǔn)； ? 代表 Plt;0.05 。 Note：GrowthdirectionofLobaria retigerabased onshaded side； ? indicates Plt;0.05

值得注意的是，宿主胸徑對(duì)蕨類植物獲取藍(lán)藻地衣的N有負(fù)面影響，而對(duì)苔蘚植物獲取N則有促進(jìn)作用。這可能與宿主個(gè)體生長過程中樹皮微環(huán)境的不斷變化有關(guān)（Woodsetal.，2015；Richards，2021），隨著宿主生長，其表面微生境復(fù)雜性和異質(zhì)性增加，生物固氮之外的氮源，如腐殖質(zhì)和灰塵、樹干徑流等保留量不斷增多（Rasmussenamp;Rasmussen，2018），附生植物豐富度和生物量也不斷累積。其中，蕨類植物根狀莖的克隆生長能夠促使其獲取更大空間尺度內(nèi)更加多樣化的氮源，而非僅依賴根部鄰近氮源（Luetal.，2020），可能導(dǎo)致其對(duì)固氮地衣的依賴性有所降低。但是，對(duì)于個(gè)體較小、僅能通過個(gè)體表面獲取氮的苔蘚植物來說（Suetal.，2023），其更依賴于鄰近氮源，而隨著網(wǎng)肺衣的生物量不斷累積，所提供的氮源比例可能在宿主生長過程中同時(shí)增加。這既解釋了地衣蓋度對(duì)苔蘚獲取N比例的加成作用明顯，又基本不影響蕨類N獲取的現(xiàn)象。

同樣，網(wǎng)肺衣在樹干上的生長位置對(duì)蕨類和苔蘚獲取N的影響，也可能與藍(lán)藻地衣及二者生長特性有關(guān)。不同于豆科植物與非豆科植物的N轉(zhuǎn)移主要受到植物生理特征、土壤和氣候的影響（Daudinamp;Sierra，2OO8；Pirhofer-Walzl etal.，2012；Rasmussen et al.，2O13；Dhamala et al.，2017），藍(lán)藻地衣屬于變水性生物，其生物固氮對(duì)微環(huán)境尺度的因子變化十分敏感，受到微生境水分、溫度和光照條件等限制性因子的顯著影響（Nash，2008；LiuSetal.，2018）。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，生長于樹干陰面的網(wǎng)肺衣具有更高的 δ¹⁵N 信號(hào)。這表明其體內(nèi)的氮中來自自身的生物固氮的比例更高（Suetal.，2023），這可能是陰面藍(lán)藻地衣能夠相對(duì)長期的保留水分以維系更長時(shí)間的固氮活動(dòng)所致。這也解釋了陰面的附生蕨類植物較陽面?zhèn)€體能獲得更大比例的來自固氮地衣的N的結(jié)果。與之相反，陰面生長的附生苔蘚植物較陽面獲取N的量降低。原因可能在于同為變水性植物，附生苔蘚對(duì)環(huán)境因子變化尤為敏感和脆弱（Fanetal.，2022），生長于陽面時(shí)，更容易受到干熱脅迫，導(dǎo)致其更頻繁失水（Gundaleetal.，2012），部分能固氮的苔蘚個(gè)體自身固氮能力下降，更加依賴于從相對(duì)高效率固氮的網(wǎng)肺衣處獲取可用N（柳帥，2019）。

此外，在先前的研究中，宿主物種被認(rèn)為是附生植物氮的潛在供應(yīng)者（Eskovetal.，2019）。然而，本研究中，宿主樹種對(duì)附生植物氮獲取偏好的影響并不顯著，甚至在方差分解中被排除在外。這可能是因?yàn)楦缴参锔嗟厥艿絹碜远喾N樹木的綜合影響，而非單一樹種（如林冠穿透雨）。此外，野外取樣中宿主樹種類的有限數(shù)量也可能減弱了宿主物種影響的差異性。

綜上所述，在亞熱帶森林生態(tài)系統(tǒng)中，附生植物能夠從固氮地衣中吸收相當(dāng)數(shù)量的N，而不同附生植物群落對(duì)共存固氮地衣N轉(zhuǎn)移的反應(yīng)各異。固氮地衣不僅促進(jìn)了鄰近附生苔蘚對(duì)N的吸收，而且還幫助其獲取P，而附生蕨類植物對(duì)此似乎沒有顯著的反應(yīng)。本研究的發(fā)現(xiàn)，為理解附生植物在養(yǎng)分稀缺的林冠環(huán)境中維持物種多樣性的內(nèi)在機(jī)制提供了實(shí)證數(shù)據(jù)。

盡管本研究直接證實(shí)了固氮地衣在附生植物間的氮轉(zhuǎn)移現(xiàn)象，并能夠反映固氮地衣的長期氮貢獻(xiàn)，但研究仍存在一些局限性。例如，由于網(wǎng)肺衣和苔蘚受微環(huán)境影響顯著，參照組必須在同質(zhì)微環(huán)境中選取，這嚴(yán)重限制了采樣數(shù)量。此外，附生植物的氮源多樣且其貢獻(xiàn)多變，各種潛在氮源的同位素值可能存在重疊，這使得使用 ¹⁵N 自然豐度法分析氮轉(zhuǎn)移時(shí)，對(duì)特定氮源的評(píng)估出現(xiàn)不可避免的誤差。因此，未來的研究可以考慮采用更為精確的 ¹⁵N 標(biāo)記法，以準(zhǔn)確量化固氮地衣對(duì)附生植物的氮貢獻(xiàn)。

致謝感謝哀牢山生態(tài)站及哀牢山國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)景東管理局對(duì)本研究的許可與支持。

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