“高寒生态系统与全球变化”学科组在高寒草甸对养分添加响应方面取得新进展

发布时间：2016-10-19　

　　青藏高原正经历着明显的温暖化过程，由此引起的土壤温度的升高促进了土壤有机质的矿化；同时，中国已成为全球氮沉降最为严重的区域之一，青藏高原东缘地区大气氮沉降呈逐年增加的趋势。这些全球变化过程均促使土壤中可利用营养元素的增加。高寒草甸是青藏高原重要的地带性生态系统类型，其特点表现为土壤可利用性养分缺乏、碳储量大，对全球变化敏感。因此，深入了解青藏高原高寒草甸生态系统各个过程如生产力、土壤呼吸和凋落物分解等对可利用养分增加的响应，是准确预测未来全球变化背景下青藏高原高寒草甸碳循环过程的重要基础。

　　为此，贺金生课题组和周华坤课题组于2011年在海北高寒草地生态系统国家野外科学观测研究站建立了氮、磷养分调控实验平台，旨在通过长期实验了解高寒草地生态系统各过程对养分可利用性增加的响应及其机制。目前，实验已取得了一些成果。

　　在生产力方面，研究表明氮添加、氮和磷同时添加均显著增加了地上生产力；并且，不同功能群植物对养分添加的响应也不相同，尤其表现在豆科。氮添加显著抑制豆科生长，而磷添加显著促进豆科生长，氮、磷同时添加对豆科的抑制作用大于单独添加氮的作用，说明豆科植物虽然受磷限制，但磷添加并没有缓解氮添加对豆科的抑制作用，这主要是由于氮磷共同添加后加剧了功能群之间的光竞争（Ren, Song et al, 2016）。

　　在土壤呼吸方面，4年的研究表明，氮添加在第一年显著促进了土壤呼吸，此后两年无显著影响，至第四年则显著抑制土壤呼吸；磷添加在前两年对土壤呼吸无显著影响，但在后两年显著促进了土壤呼吸。氮添加和磷添加对土壤呼吸的影响截然相反，主要是由于土壤呼吸的两个组分，即自养呼吸和异养呼吸，对养分添加的响应不同引起的。氮添加主要通过抑制异养呼吸继而降低了土壤呼吸，而磷添加主要通过增加自养呼吸而促进了土壤呼吸（Ren,Yang et al, 2016）。

　　在凋落物分解方面，对4种不同功能群的植物（矮生嵩草、异针茅、麻花艽和高山豆）为期2年的分解实验结果表明，养分添加显著增加了植物的叶片凋落物初始氮含量（高山豆除外）和叶片凋落物初始磷含量；磷添加显著增加了植物叶片凋落物碳的分解速率（高山豆除外）和磷的释放速率；但养分添加对难分解碳（木质素，纤维素和半纤维素）的分解作用影响甚微（Zhu et al, 2016）。

　　通过对高寒草甸生态系统生产力、土壤呼吸和凋落物分解对氮、磷添加的响应可以看出，养分通过影响植物群落的物种组成、生产力，进一步影响到凋落物的质和量，最后影响到土壤有机质的分解和生态系统的碳循环。磷添加可能比氮添加对生态系统的影响广泛而深刻，其长期效应需要进一步深入探讨。

　　研究得到了科技部气候变化专项（973项目）、国家自然科学基金的资助。

　　相关论文：

　　Ren F, Song WM, Chen LT, Zhang ZH, Zhu WY, Mi ZR, Yang XX, Li Y, Wang C, Cao GM and He J-S* 2016. Phosphorus does not alleviate the negative effect of nitrogen enrichment on legume performance in an alpine grassland. Journal of Plant Ecology. DOI: 10.1093/jpe/rtw089.
（http://sourcedb.csrly.com.cn/zw/lw/201610/P020161014373481906529.pdf）

　　Ren F, Yang XX, Zhou HK, Zhu WY, Zhang ZH, Chen LT, Cao GM, He J-S* 2016. Contrasting effects of N and P additions on soil respiration in an alpine grassland on the Tibetan Plateau. Scientific Reports, 6: 34786.
（http://sourcedb.csrly.com.cn/zw/lw/201610/P020161014357828193257.pdf）

　　Zhu WY, Wang JZ, Zhang ZH, Ren F, Chen LT, He J-S* 2016. Changes in litter quality induced by nutrient addition alter litter decomposition in an alpine meadow on the Qinghai-Tibetan Plateau. Scientific Reports, 6: 34290.
（http://sourcedb.csrly.com.cn/zw/lw/201610/P020161014368007062446.pdf）

养分添加样地