氮沉降和刈割对内蒙古典型草原生态系统功能的影响

氮沉降增加是全球变化的一个重要表现。已有研究表明，持续的氮沉降导致生物多样性减少、群落结构改变和生态系统功能退化。准确评估氮沉降对生态系统功能和生物多样性的影响，具有重要的生态学意义。氮沉降是持续进行的，然而，目前大部分的实验都是采用一年一次或两次氮的人为添加来研究氮沉降对生态系统的影响，而且没有充分考虑放牧、刈割等利用方式及其导致的氮损失的作用。本项目在内蒙古典型草原首次采用更接近自然氮沉降模式的每月一次氮添加的方式，并与每年两次氮添加方式进行对比研究，同时结合刈割模拟放牧的处理，研究不同氮添加方式及其与刈割处理的交互作用对生态系统生产力和生物多样性的影响。本项目的假设是同样的氮沉降量一年一次或两次氮添加与每月添加对生态系统的影响有很大差别，一年一次或两次氮添加不能如实反映氮沉降对生态系统的影响。如果该假设成立，我们将不得不重新评估现有的研究结果。

化石燃料燃烧、施肥与森林砍伐等人类活动的加剧造成了大气层中全球氮循环的改变，过去两个世纪以来地球表面的氮沉降都在增加。欧亚温带草原生态系统是全球生物多样性热点区域之一，并对氮素有效性极敏感。然而传统的一年一到两次的氮素添加与自然氮沉降氮素输入相比，氮进入生态系统的脉冲和频率以及季节分配完全不同，进而可能影响到氮素和其他元素的供给。因此，现有的施氮实验结果可能并不能够提供准确信息来评估氮沉降对生态系统结构、功能和服务的影响。. 研究内容：1，氮沉降的量和不同氮添加方式对内蒙古典型草原生产力和群落结构的影响。2，氮沉降和刈割的交互作用对草原生态系统的影响。3，氮损失途径和数量。. 植物群落地上生产力随氮素添加量的增加而增加，增加幅度随氮素添加量呈逐渐下降的趋势，而物种生产力对氮素添加量的增加表现出不一致的响应趋势：羊草、冰草和灰绿藜随氮素添加量增加，糙隐子草、洽草、黄囊苔草和细叶葱随氮素添加量降低。物种相对地上生产力在氮素添加后也表现出不同变化趋势：羊草增加，其余物种均降低。. 氮素添加弱化了生物多样性与稳定性的关系。氮素添加频率没有改变这两者的关系。物种和功能群的补偿效应均不能用来预测氮素添加下的群落稳定性。物种和功能群地上生产力在氮素增加后同向变化效应使群落不稳定。氮素输入后，高的生物多样性通过增加物种稳定性、非同步响应和统计平均效应来提高群落稳定性。. 生长季的氨挥发累积量，每月一次的高频率氮素添加（1.28-3.54 g N m-2）显著高于每年两次氮素添加（1.12-2.71 g N m-2），尤其是在氮素添加量较大的时候更显著。因此，利用已有的施氮实验的氨挥发值来推测未来氨挥发值可能是不准确的。. 用传统施氮实验的结果来直接推断自然大气氮沉降对草地生态系统结构和功能的影响时可能会与实际情况存在偏差。因此，使用氮素添加实验的结果推论时应保持谨慎，并需要更长期野外实验予以验证。基于本实验在不同频率氮素添加下结果的差异，氮素对生态系统内不同组分影响的机制不同，既存在氮脉冲效应，又有氮累积效应。同时由于未来几十年氮沉降仍会持续增加，因此，建议尽快重新评估未来大气氮沉降增加对生态系统结构、功能和服务的影响。