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青海省寒区恢复生态学重点实验室研究小组揭示了高寒草甸植物多样性丧失与氮沉降对生态系统结构和功能的影响
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2018-11-26 科技处 | 【 】【打印】【关闭

   近年来,全球气候变化和人类活动的强烈干扰等因素,导致全球生物多样性锐减,进而影响生态系统功能,因此,预测生物多样性丧失对生态系统功能的影响成了人类活动干扰和气候环境变化的背景下急需解决的重大科知识题之一。尽管理论和实验表明:生物多样性丧失会显著地降低生态系统功能,然而,生物多样性丧失对生态系统功能的影响在不同的生态系统中表现具有很大的差异。为此,线上葡京娱乐场_新葡萄京娱乐场网址_www.370065.com、线上葡京娱乐场三江源国家公园研究院、青海省寒区恢复生态学重点实验室周华坤研究员和李文金客座研究员(兰州大学草地农业生态系统国家重点实验室)分别在青海海北高寒草地生态系统国家野外科学观测研究站(海北站,2010年)和兰州大学高寒草地与湿地生态系统定位研究站(甘南合作站,2012年)相继开展植物多样性丧失模拟试验。通过人工剔除不同植物功能群,优势种以及稀有种等模拟植物多样性丧失,添加氮模拟氮沉降等控制实验,旨在回答高寒草甸植物多样性丧失与氮沉降对生态系统结构和功能的影响。

  结果表明:不管氮的添加与否,连续4年的禾本科优势功能群去除增加了杂类草的丰富度,而显著地降低了地上总生物量;杂类草的去除显著地降低了物种总丰富度,但对地上总生物量没有显著的影响,说明了优势种禾本科可以补偿其他功能群丧失所引起的生物量的变化,而杂类草功能群可以补偿物种丰富度的减少,但不能补偿优势种丧失所造成的地上生物量的损失。模拟氮沉降并没有加速物种丰富度的降低和地上生物量的提高。相对于地上植物成分的响应而言,除了土壤呼吸速率和硝态氮成分能显著地响应植物功能群的去除,其它大多数土壤成分并不响应植物功能去除和氮沉降。这些说明高寒草甸不同植物功能群短期丧失对植物多样性和生产力有显著的影响,而一定程度上,高寒草甸土壤性质抵制短期的植物多样性丧失和氮沉降的影响。该实验结论对于深刻认识和理解高寒草甸退化或自然恢复过程中关键的生物(例如不同植物间的相互作用)和环境等制约因子具有十分重要的意义。同时,该植物多样性丧失模拟试验的长期观测对于确定当前和未来青藏高原草地退化或恢复过程中不同植物物种间的相关关系以及各自的生态功能地位具有举足轻重的理论意义。

  该研究结果于2018年8月以“Effect of loss of plant functional group and simulated nitrogen deposition on subalpine ecosystem properties on the Tibetan Plateau”为题在线发表在环境科学与生态学Top期刊《Science of The Total Environment》上(2017-2018年最新影响因子4.610)。该论文已被其他学者引用(Elumeeva, T.G. et al.2018. Plant Ecology. doi:10.1007/s11258-018-0892-5)。

  论文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969718306879。该研究得到了国家自然科学基金(31470480,31100306,11575072)和青海省创新平台建设项目(2017-ZJ-Y20)等项目的资助。

图1 不同处理下高寒草地结构和功能变化

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