在草甸草原地上生產(chǎn)力維持機制方面取得研究進展
地上生產(chǎn)力是決定天然草原生產(chǎn)服務(wù)功能的物質(zhì)基礎(chǔ)。作為草甸草原的利用途徑之一,連年牧草收獲會降低草原地上生產(chǎn)力。氮素添加能夠提升草原生產(chǎn)力,但該結(jié)論主要基于未利用狀態(tài)下草原和高量氮素添加。目前,尚不清楚低量氮素添加能否提升高強度利用條件下草原的生產(chǎn)力。
近期,中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所沙地和退化草地近自然恢復(fù)與多功能提升創(chuàng)新組群基于呼倫貝爾草甸草原氮素化合物添加實驗平臺十年(2015-2024年)的觀測數(shù)據(jù),系統(tǒng)研究了低量氮素添加(2g N m-2?yr-1)對圍封草地和刈割利用草地生產(chǎn)力的影響。結(jié)果顯示,低量氮素添加使圍封草地十年尺度上牧草總產(chǎn)量顯著提高25%,而并不會顯著改變刈割草地中十年尺度上的牧草總產(chǎn)量(圖1c),這主要源于不同利用狀態(tài)下草原優(yōu)勢物種對氮素添加的響應(yīng)存在差別。刈割草地中連續(xù)十年的牧草收獲雖顯著提高了物種豐富度,卻顯著降低優(yōu)勢物種的個體數(shù)量與單株重量;物種豐富度提升對生產(chǎn)力的正向貢獻無法抵消優(yōu)勢種生產(chǎn)力的下降(圖2)。該研究揭示了低量氮素添加下刈割草地中優(yōu)勢種多度和物種豐富度對生產(chǎn)力的貢獻存在權(quán)衡關(guān)系,強調(diào)優(yōu)勢物種的多度調(diào)控生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)功能關(guān)系中具有重要作用。研究結(jié)果為制定草甸草原打草場的養(yǎng)分管理對策提供了理論依據(jù)。
研究結(jié)果以“Decadal increases in grassland biomass production from chronic N additions are eliminated by annual hay cutting”為題于發(fā)表于New Phytologist。博士研究生張曉如為第一作者,呂曉濤研究員為通訊作者。該研究得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金等項目資助。
論文鏈接:https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.70905

圖1?不同處理條件下草甸草原植物群落物種豐富度(a)與地上生產(chǎn)力(b)的年際動態(tài),以及十年間群落、優(yōu)勢種和羊草地上生物量累計產(chǎn)量的影響

圖2?基于Price方程量化由于牧草收獲引起的物種周轉(zhuǎn)(ST)、新物種進入(SG)、原有物種丟失(SL)以及共有物種的生長變化(CDE)等過程對群落整體生產(chǎn)功能變化的貢獻
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