揭示草甸草原有機碳輸入緩解氮沉降導(dǎo)致的植物群落不穩(wěn)定性機制
2025年2月14日，?Journal of Ecology在線發(fā)表了題為“Labile carbon input alleviates nitrogen-induced community instability in a meadow steppe”的研究成果，揭示了有機碳輸入緩解氮沉降導(dǎo)致的草甸草原植物群落不穩(wěn)定性機制。
???全球氮沉降對陸地生態(tài)系統(tǒng)植物多樣性和穩(wěn)定性均存在顯著的負向影響，活性碳可能會通過緩解土壤微生物碳饑餓來緩解過量氮輸入對生態(tài)系統(tǒng)的負向影響，然而，活性碳在減輕氮富集對草甸草原植物群落穩(wěn)定性負向影響方面的作用機制尚不清楚。
韓興國/姜勇團隊依托2014年在內(nèi)蒙古額爾古納森林草原過渡帶生態(tài)系統(tǒng)研究站建立的野外控制實驗平臺，系統(tǒng)研究了6個歷史氮添加水平（0、2、5、10、20、50 g N m-2?yr-1，2014-2019年）和3個不穩(wěn)定碳輸入水平（0、200、2000 g C m-2?yr-1, 2020-2022）下，草甸草原植物群落結(jié)構(gòu)及穩(wěn)定性的變化，發(fā)現(xiàn)停止施氮三年后（2020-2022年），地上凈初級生產(chǎn)力（ANPP）在施氮處理下仍然很高。然而，隨著氮添加量的增加，物種豐富度和群落穩(wěn)定性繼續(xù)下降。添加活性碳降低了群落中某些植物物種的優(yōu)勢度，同時增強了物種的異步性和地下凈初級生產(chǎn)力（BNPP）?；貧w樹模型表明，高水平活性C輸入通過增強BNPP來提高群落穩(wěn)定性，隨著活性C輸入的增加，BNPP對群落穩(wěn)定性的相對重要性從7.5%提高到27.4%。
研究結(jié)果表明，活性碳輸入增強了植物-微生物競爭，增加了地下生物量分配，從而部分抵消氮富集對植物群落穩(wěn)定性的負面影響。本研究可為長期氮沉降背景下草原生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)恢復(fù)提供數(shù)據(jù)參考和理論依據(jù)。
額爾古納站研究人員姜良超博士為論文第一作者，張海洋校聘研究員為通訊作者，韓興國教授、姜勇教授、劉華杰副教授、于凌飛校聘研究員、王靜副教授、中國科學院植物研究所魏存爭副研究員、王銀柳博士、博士生李碩、沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所呂曉濤研究員、?生態(tài)環(huán)境研究中心寧秋實博士、海南大學楊國姣副教授為論文的共同作者。本研究得到國家自然科學基金（42130515, 32371786）、河北省自然科學基金（C2024201066, C2022201042）及河北大學校長基金（XZJJ202310）等項目資助。
論文信息：?Liangchao Jiang, Jing Wang, Guojiao Yang, Qiushi Ning, Yinliu Wang, Shuo Li, Lingfei Yu, Huajie Liu, Xiaotao Lü, Yong Jiang, Xingguo Han, Cunzheng Wei, Haiyang Zhang*. Labile carbon input alleviates nitrogen-induced community instability in a meadow steppe.?Journal of Ecology,?https://doi.org/10.1111/1365-2745.70001
圖1?植物地上凈初級生產(chǎn)力、物種豐富度和時間穩(wěn)定性在6個歷史氮添加下對活性碳添加處理的響應(yīng)
圖2?植物優(yōu)勢度占比和物種異步性在6個歷史氮添加下對活性碳添加處理的響應(yīng)
圖3?植物地下凈初級生產(chǎn)力（BNPP）在6個歷史氮添加下對活性碳添加處理的響應(yīng)
圖4?地下凈初級生產(chǎn)力（BNPP）與優(yōu)勢度比、BNPP與時間穩(wěn)定性、時間穩(wěn)定性與優(yōu)勢度間的關(guān)系
圖5?結(jié)構(gòu)方程模型：歷史氮添加和活性碳輸入對植物群落穩(wěn)定性的直接和間接影響
圖6?最優(yōu)增強回歸樹模型確定的影響群落穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素的相對重要性
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