日益增加的大氣氮沉降對陸地生態系統的生物多樣性和生態系統功能具有重要影響。盡管大氣氮沉降中氮素形態多樣,但長期以來人們對氮沉降生態學效應的認識局限于少數幾類化合物。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氮素生態學效應的認知。從生態系統元素平衡的角度推測,氮沉降對生態系統的影響將會受制于生態系統的氮素輸出,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學效應的認識。
中國科學院沈陽應用生態研究所生態化學計量組研究團隊依托額爾古納森林草原過渡帶生態系統研究站設置的氮素化合物添加長期控制實驗平臺,利用連續四年(2014-2017年)的植物群落調查數據,系統研究了不同氮素化合物類型、不同氮素輸入量以及生態系統氮素輸出的存在(草地刈割)對植物多樣性的影響。研究結果顯示: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效應最強。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,由于其導致大量的氮素因牧草收獲而移出生態系統,能夠顯著削弱氮素輸入對植物多樣性的不利影響,說明生態系統的管理方式能夠在一定程度上調節氮沉降對草地生態系統的影響。
上述研究結果以Mowing mitigates the negative impacts of N addition on plant species diversity為題發表于主流生態學雜志Oecologia (189: 769-779),生態化學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基金重點項目、優青項目、中國科學院先導專項(B類)、中國科學院青年創新促進會等的資助。
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