多元资源添加对草地植物生产力和生物多样性的影响获新进展
发表日期:2022-10-26来源：
放大缩小
草地生态系统为维持区域生态安全发挥着不可替代的作用，其面积约占陆地生态系统面积的37%，对资源添加的响应十分敏感。近年来，人类活动引起的营养物质沉积(如氮(N)、磷(P)和钾(K)等元素)和降水变化已经深刻影响了草地生态系统的结构和功能，直接威胁着区域可持续发展。在大多数草原生态系统中，资源富集通过促进植物生长和繁殖提高了植被生产力。此外，资源富集也改变了当地植物群落多方面的生物多样性，包括植物物种组成和植物功能策略等，从而间接影响了草地植被生产力。特别是，降水和N/P/K等资源条件的变化已经造成生物多样性的迅速下降，引起了生态学家的高度关注。因此，明确草地生物多样性和植被生产力对多元资源添加响应的特征，阐明资源富集是如何调控生物多样性-生产力关系，进而影响着植被生产力，这对于提高草地生态系统稳定性具有十分重要的意义。
中国科学院西北生态环境资源研究院（以下简称“西北研究院”）左小安研究员团队基于中国北方沿资源梯度的三个不同类型草地的水和养分多元资源添加研究平台，研究了资源约束条件不同的草地地上净初级生产力(ANPP)、物种(物种丰富度和植物密度)、功能(功能丰富度和功能性状的群落加权平均值)和系统发育(系统发育丰富度)多样性对多元资源数量增加的响应。并利用结构方程模型研究了多元资源添加和多方面生物多样性对草地植被生产力的直接和间接影响。研究发现：(1)四种资源的组合添加显著增加了三个草地的ANPP；(2)但是随着多元资源添加数量的增加，三个站点的生物多样性对资源添加的响应存在较大差异。在资源约束程度较高的样点，物种丰富度、植物密度和叶片氮含量均呈上升趋势。在中等资源约束样点，株高和叶片氮含量增加，叶片干物质含量降低。在资源约束较低的样点，物种、功能和系统发育丰富度降低，植物高度增加；(3)结构方程模型的研究结果表明，多元资源添加在3个样点均直接增加ANPP，并通过增加高约束样点的植株密度和中等资源约束样点的群落植物高度间接增加ANPP。另外，高资源约束样点的ANPP受高度的影响；低资源约束样点的ANPP受叶片氮含量的影响(图1)。总之多元资源添加对草地生产力有积极影响，但对生物多样性的影响取决于样地的资源约束条件。本研究强调，要更好地预测草地的结构和功能，需要考虑该地区的资源约束条件和全球变化的影响。
该成果以 Effects of multi-resource addition on grassland plant productivity and biodiversity along a resource gradient 为题发表于 Science of the Total Environment 2023年第1期。西北研究院博士研究生郭新新为论文第一作者，左小安研究员为论文通讯作者。该研究获国家自然科学基金项目(42071140)、第二次青藏高原科学考察与研究计划(2019QZKK0305)、中国科学院青年创新促进会(E229880105)、中国科学院“西部之光”人才计划项目(E129050301)共同资助。
图1 多元资源添加处理对三个草地群落地上净初级生产力(ANPP)的直接或间接影响
附件
扫一扫在手机浏览
