沈陽(yáng)生態(tài)所在草原凈初級(jí)生產(chǎn)力的氮飽和閾值研究方面取得進(jìn)展
凈初級(jí)生產(chǎn)力是最基礎(chǔ)的生態(tài)系統(tǒng)功能,是生態(tài)系統(tǒng)向人類(lèi)社會(huì)提供各種服務(wù)的物質(zhì)基礎(chǔ)。氮素是全球多類(lèi)陸地生態(tài)系統(tǒng)凈初級(jí)生產(chǎn)力的重要限制性養(yǎng)分元素。生態(tài)系統(tǒng)的地上凈初級(jí)生產(chǎn)力(ANPP)往往先隨著氮素輸入量的增加而增加,在氮素輸入量達(dá)到一定程度后ANPP將不再增加,此時(shí)出現(xiàn)生產(chǎn)力的氮飽和現(xiàn)象。明確生態(tài)系統(tǒng)初級(jí)生產(chǎn)力的氮飽和閾值是探究大氣氮沉降對(duì)生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)影響的基礎(chǔ),更是進(jìn)行生態(tài)系統(tǒng)氮素管理措施研發(fā)的先決條件。
全球平均而言,草原地下凈初級(jí)生產(chǎn)力(BNPP)約占總凈初級(jí)生產(chǎn)力(NPP)的60%,在碳固持方面發(fā)揮著重要作用。然而由于BNPP測(cè)定費(fèi)時(shí)費(fèi)力,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)極為匱乏,其氮飽和閾值及其與ANPP氮飽和閾值的異同尚屬未知,限制了深入理解和準(zhǔn)確預(yù)測(cè)草原NPP對(duì)氮素輸入響應(yīng)的。
沈陽(yáng)生態(tài)所生態(tài)化學(xué)計(jì)量組研究團(tuán)隊(duì)聯(lián)合來(lái)自英國(guó)Lancaster大學(xué)和中國(guó)科學(xué)院植物研究所的科研人員,依托額爾古納森林草原過(guò)渡帶生態(tài)系統(tǒng)定位研究站設(shè)置的草甸草原氮素化合物添加實(shí)驗(yàn)平臺(tái),通過(guò)對(duì)地上和地下凈初級(jí)生產(chǎn)力的多年連續(xù)觀測(cè),系統(tǒng)揭示了NPP及其地上和地下組分對(duì)于不同氮素輸入量的響應(yīng)規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn):草甸草原ANPP的氮素飽和閾值在13gNm-2yr-1, 超過(guò)該閾值后ANPP將不再隨氮素輸入量的增加而變化。在氮素輸入量低于5gNm-2yr-1時(shí),BNPP隨氮輸入量增加而增加;高于5gNm-2yr-1后,BNPP將隨氮輸入量增加而下降;ANPP和BNPP的差異性響應(yīng)導(dǎo)致NPP的氮素飽和閾值(6.7gNm-2yr-1)遠(yuǎn)低于ANPP。這意味著不能夠簡(jiǎn)單的以ANPP的響應(yīng)去推測(cè)NPP對(duì)氮素輸入的響應(yīng)。
上述研究結(jié)果以“Different nitrogen saturation thresholds for above-, below-, and total net primary productivity in a temperate steppe”為題發(fā)表于Global Change Biology雜志。沈陽(yáng)生態(tài)所博士畢業(yè)生、海南大學(xué)楊國(guó)姣副教授為論文第一作者,呂曉濤研究員為通訊作者。這項(xiàng)研究是該團(tuán)隊(duì)在發(fā)現(xiàn)ANPP和BNPP年際間穩(wěn)定性對(duì)于氮素輸入響應(yīng)存在極大差異之后(Global Change Biology, 2022, 28:2711–2720)的又一重要科學(xué)發(fā)現(xiàn),對(duì)于理解氮素輸入對(duì)草原生產(chǎn)力的影響具有重要幫助作用。該項(xiàng)研究得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目和國(guó)家自然科學(xué)基金等的資助。
論文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/gcb.16803
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