降水及氮沉降增加对不同土地利用历史的草地群落结构和稳定性的影响

在半干旱地区，水分和氮素是限制植物生长的最重要的两种资源，作为全球变化两个主要驱动因子的降水格局以及大气氮沉降的变化，必将改变该地区草地生态系统的植物生长、群落结构和稳定性。历史上的土地利用方式也将通过改变物种组成对草地群落的结构及其动态产生深远的影响。本项目以内蒙古半干旱典型草原地区不同土地利用历史的草地作为研究对象，通过人为添加水分和氮素模拟降水以及大气氮沉降的增加，进行不同土地利用历史的草地群落结构和稳定性的对比研究，揭示草地植物群落结构和稳定性响应大气及气候变化的生态学过程及机理。本研究将为分析及预测未来气候变化对半干旱地区草地植物群落的影响提供必要的数据支撑，同时也将对退化草地的恢复和管理具有重要的意义。

由于历史上人类对草地的开垦和放牧以及本世纪初退耕还草、围封禁牧政策的实施，使天然草地和弃耕草地成为当前我国北方最主要的两种草地类型。全球大气氮沉降及降水模式的变化必将对草地群落的结构和功能产生重要影响。该项目以我国北方温带半干旱地区不同土地利用历史的天然草地和弃耕草地作为研究对象，探讨降水及氮沉降增加对植物群落结构和稳定性的影响及机理。.研究发现土地利用历史对半干旱草地生态系统群落结构、物种组成及稳定性具有重要而深远的影响。相对于天然草地，弃耕草地有较低的植被盖度、植株密度、物种多样性和群落稳定性，有较高的物种周转速率。这些结果也警示我们对草地的开垦要特别谨慎，一旦造成植被破坏将很难恢复。.短期的氮素添加对群落物种丰富度没有显著影响，但是随着处理时间的延长氮素添加会显著降低物种丰富度；水分添加增加了物种丰富度。添加水分和氮素都显著增加了群落的总盖度。同时，氮素添加增加了禾草在群落中所占的比例，而水分添加则增加了杂类草在群落中的比例。 .氮素添加降低了群落的物种获取速率，增加了物种的丢失速率；水分添加提高了群落的物种获取速率而降低了物种的丢失速率。这一究结果很好地解释了物种丰富度对氮、水变化的不同响应。水分增加提高了群落的稳定性，而增加的氮沉降降低了群落的稳定性。结构方程模型分析发现氮、水有效性的变化对群落稳定性的影响主要是通过影响物种的同步性来实现的，物种多样性并不是半干旱草地生态系统稳定性的驱动因素。本研究首次为氮、水资源的改变影响草地群落稳定性提供了实验证据，并证明限制性资源的变化对群落稳定性能产生决定性作用，对今后群落稳定性相关的研究有重要的启示。 .未来降水模式的改变以及氮沉降的增加将对半干旱草地及其他受水分和/或氮素限制的生态系统的物种多样性、群落结构及组成、稳定性及其他生态系统功能产生重要影响。今后仍需要更多控制实验的研究来确定不同生态系统稳定性的驱动因子，并更好地理解生态系统稳定性变化的机理。