日益增加的大氣氮沉降對陸地生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)功能具有重要影響。盡管大氣氮沉降中氮素形態(tài)多樣,但長期以來人們對氮沉降生態(tài)學(xué)效應(yīng)的認(rèn)識局限于少數(shù)幾類化合物。不僅如此,由于不同研究中氮素化合物添加處理的可比性較差,限制了我們對不同形態(tài)氮素生態(tài)學(xué)效應(yīng)的認(rèn)知。從生態(tài)系統(tǒng)元素平衡的角度推測,氮沉降對生態(tài)系統(tǒng)的影響將會受制于生態(tài)系統(tǒng)的氮素輸出,但這方面的實證研究十分匱乏。上述知識空白的存在無疑限制了我們對氮沉降生態(tài)學(xué)效應(yīng)的認(rèn)識。
中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所生態(tài)化學(xué)計量組研究團隊依托額爾古納森林草原過渡帶生態(tài)系統(tǒng)研究站設(shè)置的氮素化合物添加長期控制實驗平臺,利用連續(xù)四年(2014-2017年)的植物群落調(diào)查數(shù)據(jù),系統(tǒng)研究了不同氮素化合物類型、不同氮素輸入量以及生態(tài)系統(tǒng)氮素輸出的存在(草地刈割)對植物多樣性的影響。研究結(jié)果顯示:不同氮素化合物對物種豐富度和均勻度的影響具有顯著差別,其中硫酸銨對物種多樣性的負(fù)效應(yīng)最強。對所有的氮素化合物類型而言,物種豐富度和均勻度均隨氮輸入量和輸入年限的增加而降低。我國北方草地的重要利用方式——刈割,由于其導(dǎo)致大量的氮素因牧草收獲而移出生態(tài)系統(tǒng),能夠顯著削弱氮素輸入對植物多樣性的不利影響,說明生態(tài)系統(tǒng)的管理方式能夠在一定程度上調(diào)節(jié)氮沉降對草地生態(tài)系統(tǒng)的影響。
上述研究結(jié)果以Mowing mitigates the negative impacts of N addition on plant species diversity為題發(fā)表于主流生態(tài)學(xué)雜志Oecologia (189: 769-779),生態(tài)化學(xué)計量組博士研究生楊國姣為文章第一作者,呂曉濤研究員為通訊作者。該項研究得到了國家自然科學(xué)基金重點項目、優(yōu)青項目、中國科學(xué)院先導(dǎo)專項(B類)、中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進會等的資助。

在不刈割(虛線)和刈割(實線)條件下,不同氮素化合物的輸入對植物群落物種豐富度的影響