PNAS氮的负效应超过了磷对全球草

来源:AgriBrain

人为营养物质的富集正在促使全球生物多样性下降,并改变生态系统的功能。理论表明,固定大气氮的植物功能种类在氮贫瘠的土壤中具有竞争优势,但随着氮供应的增加,而失去优势。相比之下,添加磷、钾等其它营养物质可能会通过提高它们的固氮能力而使这些物种在低营养环境中受益。本文提出了一个全球规模的实验,证实了六大洲45个草原上固氮豆科植物的这些预测。

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当施氮量为10gn·m时(至少3年),草地豆科植物的产量显著下降。这一发现证明了该反应在温带草原中的普遍性,到目前为止,这一现象仅在一系列个别的实验和模型预测中有记录,其可能是由于豆类植物相对于非固氮植物的竞争优势降低(光照可用性介导)。而在不添加氮的情况下,草地豆科植物受益于P和K+的添加。

Changeinlegumecover(A),richness(B),andbiomass(C)forthethirdyear(toprow)andlast(thirdtosixth)yearafterinitiationoftheexperiment(bottomrow).

P或K+的添加速率超过当前全球沉积速率,对氮诱导的豆科植物退化几乎没有改善作用,这也为高水平氮富集的主要影响提供了支持。

CommunitydriversofthechangeinlegumecoverafterthreeyearsofNaddition.

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结果表明,施氮降低了豆科植物的覆盖度、丰富度和生物量,尤其是在贫氮土壤中,而非固氮植物的覆盖度增加。磷、钾等营养元素的添加提高了豆科植物的丰度,但没有减轻氮添加的负面影响。

因此,无论其它营养物质的可用性如何,增加氮供应都有可能降低全球草地豆科植物的多样性和丰度,从而影响生物多样性、食物网、生态系统恢复力和富含蛋白质的农业植物物种的遗传改良。

Colonizationandextinctionprobabilitiesforlegumespeciesinplotswithout(bluesymbols)andwith(redsymbols)Nadditionforthethirdandlastexperimentalyear.

预测人为养分富集对植物群落的影响对于管理生物多样性和生态系统服务至关重要。固定大气氮的植物功能种类(如豆科植物)可能会面临营养驱动的全球下降的风险,但缺乏全球尺度的证据。本文在六大洲的45块草地上进行了一项实验,结果表明,随着氮的添加,豆科植物的覆盖度、丰富度和生物量都显著下降。虽然豆科植物从磷、钾和其他营养物质中获益,但这些营养物质并没有改善氮诱导的豆科植物的衰退。鉴于人为营养物质富集的全球趋势,本文指出,全球草地豆科植物数量可能会下降,这可能会对生物多样性、食物网、土壤健康和用于粮食生产的富含蛋白质的植物物种的遗传改良产生影响。

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