植物體的養分含量與計量特征驅動著包括初級生產力形成、物種競爭、植食作用等在內的諸多基礎生態學過程。目前,國內外很多研究關注了植物養分含量和計量特征的空間動態。相比之下,我們對于植物養分的時間動態,尤其是其在全球變化情境下的年際間動態了解甚少。鑒于植物養分狀態與生態系統碳固持、凋落物分解等生態系統過程的緊密關聯,植物養分對于包括諸多全球變化因子在內的干擾因素響應的時間動態將會對生態系統功能的時間穩定性具有重要影響。因此,從時間尺度上深入探究植物養分狀況及其對全球變化因子的響應在不同年份之間是如何變化的,將會填補該方面的知識空白。
中國科學院沈陽應用生態研究所呂曉濤研究員等人依托中國科學院內蒙古草原生態系統定位研究站建立的草地氮沉降和火燒長期控制實驗平臺,研究了年降水量和年均溫具有明顯差異的3個年份內草地優勢植物葉片氮磷元素含量和計量的年際間變化及其對氮沉降和火燒處理響應在年際間的變動情況,同時探討了氮沉降和火燒處理對植物氮磷元素含量和計量穩定性的影響。研究結果顯示,植物葉片的氮磷含量及其比例在不同年份間存在顯著差異,這種年際間的變化與降水量有明顯的關系。氮沉降和火燒對植物養分含量和計量比值的影響會因年份而異。氮素添加提高了植物氮素含量的年際間穩定性,但是顯著降低了植物體內磷含量和氮磷比值的年際間穩定性。這項研究表明,植物養分狀況對實驗處理的響應并不是一成不變的,不同年份間降水和溫度等自然條件的變化可能會影響其對實驗處理的響應。氮沉降不僅僅會使得植物生長的養分限制條件發生轉變,使其生長由氮限制轉變為磷限制,還可能導致植物體內的磷含量和計量特征變得不穩定。該項研究有助于我們從植物營養的角度闡釋氮沉降對生態系統結構和功能的影響機制。
該項研究以Temporal variability of foliar nutrients: responses to nitrogen deposition and prescribed fire in a temperate steppe為題,發表在Biogeochemistry期刊(DOI 10.1007/s10533-017-0333-x)。該項研究得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金和中科院青年創新促進會的支持。
氮沉降影響植物養分的年際間穩定性