氮(N)和磷(P)富集是影响世界生态系统的最重要的全球环境变化之一。草原约占地球无冰土地面积的40%，通常受到活性氮和磷可用性的限制。增加草地N和P的输入往往会导致初级生产力的提高。越来越多的证据表明，氮的富集往往会降低草地植物的多样性，尽管P的富集对草地多样性的影响是不一的。N和P的富集也会改变其他成分和草地功能属性。然而，N和P富集如何影响草地稳定性的各个方面仍然知之甚少。

生态稳定性包含多个维度，如时间稳定性（temporal stability）、抵抗力（resistance）、弹性（resilience）和恢复力（recovery），每个维度都以不同的方式捕捉生态系统的动态及其对环境变化的响应（图1）。生态稳定性维度的相关研究揭示了不同稳定性成分之间的各种关系，表明一种稳定性成分不一定可以替代另一种。因此，在稳定性研究中采用多维框架对于全面理解生态稳定性变得越来越重要，并充分描述了生态系统动态对全球环境变化的响应。然而，大多数关于生态稳定性的研究都集中在稳定性的单一维度上，这可能会导致对生态系统整体稳定性的理解存在偏差。

图1 生态稳定性四个维度的概念图

本研究通过在经历了严重自然干旱的内蒙古温带半干旱草地上进行资源添加实验，研究了N和P富集如何在生态系统和群落层面上影响生态稳定性的多个维度，包括抗性、弹性、恢复力和时间稳定性。结果表明，N的富集，而不是P的富集，降低了草地功能和组成的时间稳定性、抗性和恢复力，但提高了功能和组成的弹性。除恢复力外，组成稳定性和物种不同步，而不是物种多样性，被认为是草地功能稳定性所有维度的关键决定因素。虽然草地功能恢复力与组成恢复脱钩，但氮的富集主要通过改变其相应的成分稳定性维度来改变功能稳定性的其他维度。本研究表明氮富集主要通过其对相应成分稳定性的影响来改变草地功能稳定性，这三个重要的稳定性维度(抗性、弹性和时间稳定性)。这是第一个将养分富集对功能稳定性的多个维度的影响与其对组成稳定性的各个维度的影响联系起来的研究。本研究结果强调了在群落层面上研究生态稳定性的必要性，以获得对当前全球环境变化下生态系统动态的更多机制理解

图2 草地功能稳定性和组成稳定性四个维度的二元关系:(a)时间稳定性，(b)抗性，(c)恢复力和(d)恢复力

相关研究于2022年10月28日以题“Nitrogen enrichment alters multiple dimensions of grassland functional stability via changing compositional stability”发表在生态学顶级期刊Ecology Letters上。乔治亚理工学院蒋林教授为论文通讯作者。

原文链接 ↓

https://doi.org/10.1111/ele.14119

本文首发于“生态学者”微信公众号！