The stoichiometric characteristics of Alternanthera philoxeroides with different invasive degrees and their comparison with the coexisting species Gomphrena celosioides

doi:10.11686/cyxb2020286

Abstract

Abstract:

Invasion by alien species affects the diversity level and the stability of ecosystems. This study explored the nutritional strategy and successful invasion mechanism of Alternanthera philoxeroides with different degrees of invasion （mild， moderate， and heavy invasion） by measuring carbon （C）， nitrogen （N）， phosphorus （P） contents and their stoichiometry of soils， plant organs and comparing these with a coexisting species， Gomphrena celosioides. It was found that： 1） The element contents in soils increased with alien species invasion. The available phosphorus （AP） content in soil with heavy invasion is higher than the other habitats； 2） N and P contents of A. philoxeroides organs in the three invasive degrees were the leaf>roots and stems， indicating that the elements N and P were more allocated to the leaves； 3） N content in organs， and P content in leaves of A. philoxeroides were significantly higher thanthatof G. celosioides， showing that alien species have strong absorption and utilization of the elements N and P； 4） The C∶P and N∶P ratios of A. philoxeroides leaves were significantly lower than those of G. celosioides， indicating that the growth rate of the invasive species， A. philoxeroides， was higher than that of the companion. The N∶P ratio in roots and stems of A. philoxeroides was greater than G. celosioides. It indicates that invasive plant A. philoxeroides by absorption and utilization of resources， and rapid growth of aboveground parts increases competitiveness， and further expansion.

Key words: ecological stoichiometry, Alternanthera. philoxeroides, Gomphrena celosioides, nutrient strategy, invasive species

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Figures/Tables 4

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土层 Soil layer（cm）	生境 Habitats	有机碳 Organic carbon （mg·g^-1）	全氮 Total nitrogen （mg·g^-1）	全磷 Total phosphorus （mg·g^-1）	速效氮 Available nitrogen （mg·kg^-1）	速效磷 Available phosphorus （mg·kg^-1）
0~10	伴生种Companion	7.351±4.045Ad	0.525±0.274Aa	0.435±0.081Ab	27.819±9.889Ad	10.919±1.155Ab
	轻度入侵Mild	17.790±2.810Ab	1.091±0.787Aa	1.071±0.390Aa	109.579±3.338Ab	203.828±135.385Aab
	中度入侵Moderate	22.957±3.016Aa	1.141±0.029Aa	0.824±0.099Aa	120.663±5.362Aa	154.461±74.392Aab
	重度入侵 Heavy	13.253±1.763Ac	0.945±0.226Aa	0.910±0.181Aa	45.022±7.273Ac	349.383±219.867Aa
10~20	伴生种Companion	6.990±2.542Ad	0.326±0.127Ab	0.433±0.042Ab	25.259±10.859Ab	13.873±8.303Ac
10~20	轻度入侵Mild	16.064±2.150Ab	0.772±0.128Aa	0.911±0.233Aa	70.440±25.630Bab	128.194±60.606Ab
	中度入侵Moderate	18.773±7.684Aa	0.866±0.158Ba	0.952±0.417Aa	78.274±17.142Ba	184.092±89.108Ab
	重度入侵 Heavy	11.313±0.623Bc	0.856±0.096Aa	0.873±0.190Aa	57.834±51.155Aab	316.593±108.248Aa

土层 Soil layer（cm）	生境 Habitats	有机碳 Organic carbon （mg·g^-1）	全氮 Total nitrogen （mg·g^-1）	全磷 Total phosphorus （mg·g^-1）	速效氮 Available nitrogen （mg·kg^-1）	速效磷 Available phosphorus （mg·kg^-1）
0~10	伴生种Companion	7.351±4.045Ad	0.525±0.274Aa	0.435±0.081Ab	27.819±9.889Ad	10.919±1.155Ab
	轻度入侵Mild	17.790±2.810Ab	1.091±0.787Aa	1.071±0.390Aa	109.579±3.338Ab	203.828±135.385Aab
	中度入侵Moderate	22.957±3.016Aa	1.141±0.029Aa	0.824±0.099Aa	120.663±5.362Aa	154.461±74.392Aab
	重度入侵 Heavy	13.253±1.763Ac	0.945±0.226Aa	0.910±0.181Aa	45.022±7.273Ac	349.383±219.867Aa
10~20	伴生种Companion	6.990±2.542Ad	0.326±0.127Ab	0.433±0.042Ab	25.259±10.859Ab	13.873±8.303Ac
10~20	轻度入侵Mild	16.064±2.150Ab	0.772±0.128Aa	0.911±0.233Aa	70.440±25.630Bab	128.194±60.606Ab
	中度入侵Moderate	18.773±7.684Aa	0.866±0.158Ba	0.952±0.417Aa	78.274±17.142Ba	184.092±89.108Ab
	重度入侵 Heavy	11.313±0.623Bc	0.856±0.096Aa	0.873±0.190Aa	57.834±51.155Aab	316.593±108.248Aa

器官Organs	入侵程度Invasion degrees	有机碳Organic carbon	氮Nitrogen	磷Phosphorus
根Root	伴生种Companion	438.032±17.358Aa	9.043±1.771Bb	1.800±0.133Aab
	轻度Mild	411.372±8.587Ab	18.173±3.634Ca	1.475±0.345Bb
	中度Moderate	408.868±8.022Ab	15.134±1.565Ba	1.934±0.317Ba
	重度 Heavy	401.256±13.615Ab	16.763±2.887Ba	1.845±0.113Ba
茎Stem	伴生种Companion	377.476±11.463Ba	10.603±0.385Bc	1.609±0.385Ab
	轻度Mild	344.025±8.410Bb	22.833±2.145Ba	1.759±0.640Bab
	中度Moderate	364.329±28.565Bab	19.122±6.008Bab	2.256±0.258ABa
	重度 Heavy	383.569±28.414Aa	16.556±2.375Bb	1.626±0.327Bb
叶Leaf	伴生种Companion	368.612±9.735Bab	23.312±1.544Ac	0.593±0.153Bb
	轻度Mild	349.321±22.552Bb	39.579±2.843Aa	2.644±0.268Aa
	中度Moderate	357.891±21.205Bb	37.641±3.314Aa	2.805±0.631Aa
	重度 Heavy	390.837±18.053Aa	34.054±1.741Ab	2.535±0.187Aa

器官Organs	入侵程度Invasion degrees	有机碳Organic carbon	氮Nitrogen	磷Phosphorus
根Root	伴生种Companion	438.032±17.358Aa	9.043±1.771Bb	1.800±0.133Aab
	轻度Mild	411.372±8.587Ab	18.173±3.634Ca	1.475±0.345Bb
	中度Moderate	408.868±8.022Ab	15.134±1.565Ba	1.934±0.317Ba
	重度 Heavy	401.256±13.615Ab	16.763±2.887Ba	1.845±0.113Ba
茎Stem	伴生种Companion	377.476±11.463Ba	10.603±0.385Bc	1.609±0.385Ab
	轻度Mild	344.025±8.410Bb	22.833±2.145Ba	1.759±0.640Bab
	中度Moderate	364.329±28.565Bab	19.122±6.008Bab	2.256±0.258ABa
	重度 Heavy	383.569±28.414Aa	16.556±2.375Bb	1.626±0.327Bb
叶Leaf	伴生种Companion	368.612±9.735Bab	23.312±1.544Ac	0.593±0.153Bb
	轻度Mild	349.321±22.552Bb	39.579±2.843Aa	2.644±0.268Aa
	中度Moderate	357.891±21.205Bb	37.641±3.314Aa	2.805±0.631Aa
	重度 Heavy	390.837±18.053Aa	34.054±1.741Ab	2.535±0.187Aa

土层 Soil layer （cm）	土壤营养 Soil nutrition	有机碳Organic carbon			氮 Nitrogen			磷Phosphorus
土层 Soil layer （cm）	土壤营养 Soil nutrition	根 Root	茎Stem	叶Leaf	根Root	茎Stem	叶Leaf	根Root	茎Stem	叶Leaf
0~10	有机碳Organic carbon	-0.433	-0.246	-0.384	0.554^*	0.712^**	0.804^**	0.084	0.516^*	0.748^**
	全氮Total nitrogen	-0.341	-0.294	-0.434	0.104	0.299	0.355	0.085	0.193	0.468^*
	全磷Total phosphorus	-0.678^**	-0.327	-0.002	0.778^**	0.686^**	0.763^**	-0.262	0.319	0.655^**
	速效氮Available nitrogen	-0.383	-0.463^*	-0.570^*	0.546^*	0.817^**	0.840^**	-0.127	0.393	0.735^**
	速效磷Available phosphorus	-0.641^**	-0.154	0.273	0.441	0.303	0.393	-0.117	0.163	0.521^*
10~20	有机碳Organic carbon	-0.400	-0.287	-0.313	0.480^*	0.609^**	0.718^**	0.180	0.452	0.685^**
	全氮Total nitrogen	-0.692^**	-0.015	0.283	0.780^**	0.594^**	0.754^**	-0.060	0.160	0.828^**
	全磷Total phosphorus	-0.484^*	-0.239	-0.063	0.466^*	0.480^*	0.532^*	-0.006	0.262	0.592^**
	速效氮Available nitrogen	-0.570^*	-0.222	-0.115	0.352	0.507^*	0.607^**	-0.014	0.132	0.603^**
	速效磷Available phosphorus	-0.620^**	0.171	0.525^*	0.529^*	0.262	0.411	0.151	-0.023	0.526^*