穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)可提供可持續(xù)的生態(tài)功能和服務(wù)，研究生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的驅(qū)動機制尤為迫切和重要。近年來，學(xué)術(shù)界研究影響穩(wěn)定性的機制更多關(guān)注物種相互作用和物種多樣性。植物物候的變化將會影響植物的生物量積累，物種間相互作用，以及植物群落的物種組成。
然而，植物物候變化如何影響生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性是懸而未決的科學(xué)問題。
近日，蘭州大學(xué)馬妙君教授團隊在青藏高原高寒草甸生態(tài)系統(tǒng)研究中取得了重要進(jìn)展。研究發(fā)現(xiàn)，氮沉降的增加顯著影響了植物的生長節(jié)奏（物候），從而降低了高寒草甸植物群落的穩(wěn)定性。這一成果為理解未來氣候變化對高寒生態(tài)系統(tǒng)功能的影響提供了新的科學(xué)依據(jù)。相關(guān)論文發(fā)表于《新植物學(xué)家》。
“氮和水是植物生長的關(guān)鍵因素，但過量的氮沉降可能對生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生負(fù)面影響?！碧m州大學(xué)教授馬妙君表示，植物物候是指植物在不同季節(jié)的生長節(jié)奏，比如出葉、開花和結(jié)果的時間。這些節(jié)奏的變化會影響植物的生物量積累、物種間的相互作用以及群落的物種組成。研究團隊推測，氮沉降可能通過改變植物的物候模式，進(jìn)而影響整個生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
為了驗證這一假設(shè)，研究團隊在青藏高原東部的典型高寒草甸（海拔3540米）開展了為期四年的野外控制實驗。他們選擇了55種常見的高寒草甸植物，監(jiān)測了它們的出葉和開花時間，并結(jié)合群落生物量動態(tài)和物種異步性（植物生長節(jié)奏的多樣性）等指標(biāo)，分析了氮添加和降水變化對植物群落穩(wěn)定性的影響。
實驗中，研究團隊模擬了氮沉降增加的環(huán)境，通過添加氮肥來觀察植物的反應(yīng)。同時，他們還研究了降水變化對植物的影響，以全面了解氣候變化對高寒草甸生態(tài)系統(tǒng)的潛在威脅。
實驗結(jié)果顯示，氮添加對不同植物功能群（禾草、莎草和雜類草）的生長節(jié)奏產(chǎn)生了顯著影響。氮添加使禾草和莎草的營養(yǎng)期（從出葉到開花的時間）分別延長了4.62天和4.72天，而雜草的營養(yǎng)期卻縮短了6.14天。此外，氮添加還增加了植物個體間的開花重疊程度，同時縮短了出葉重疊期。這意味著植物之間的生長節(jié)奏變得更加不一致，增加了物種之間的競爭。
研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，氮添加顯著降低了高寒草甸植物群落的穩(wěn)定性。具體來說，氮添加降低了物種的異步性，即植物生長節(jié)奏的多樣性，這是維持生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定的重要因素。同時，氮添加對莎草的時間穩(wěn)定性（植物在不同年份的生長穩(wěn)定性）產(chǎn)生了顯著的負(fù)面影響，而對禾草的時間穩(wěn)定性沒有明顯影響。氮添加通過延長莎草的營養(yǎng)期和增加植物個體間的開花重疊程度，顯著降低了高寒草甸植物群落的整體穩(wěn)定性。
這項研究創(chuàng)新性地從植物物候的角度揭示了氮沉降對高寒草甸生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響機制。研究發(fā)現(xiàn)，氮沉降對高寒草甸穩(wěn)定性的影響并不是通過物種多樣性的喪失，而是通過改變植物的生長節(jié)奏和優(yōu)勢功能群的穩(wěn)定性實現(xiàn)的。這一發(fā)現(xiàn)為未來氣候變化背景下高寒草甸生態(tài)系統(tǒng)的保護和管理提供了重要科學(xué)依據(jù)。
相關(guān)論文鏈接：https://doi.org/10.1111/nph.70132
團隊在甘南瑪曲的蘭大甘南草原國家野外臺站進(jìn)行野外物候觀測。蘭州大學(xué)供圖。
本文鏈接：http://www.enbeike.cn/news-8-3449-0.html新發(fā)現(xiàn)：氮沉降正在悄悄改變高寒草甸的未來
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