Atmospheric nitrogen （N） deposition caused by anthropogenic activities may alter litter decomposition and species composition, and then affect N cycling and carbon （C） sequestration in an ecosystem. Using the litterbag method, we studied the effects of N addition （CK： no N addition; low-N： 1 g N m-2 y-l; high-N： 2 g N m-2 y-l） on changes in mass remaining of shoot litter decomposition of three grasses （Stipa baicalensis, Carex pediformis and Leymus chinensis） over 28 months in the Hulun Buir meadow steppe of Inner Mongolia. The results showed that the addition of high and low N had no significant effect on the decomposition of single-species litter, but low N addition slightly inhibited the decomposition of litter mixtures. In addition, litter decomposition was strongly species dependent. Our results suggest that species type is likely the main determinant of litter decomposition, and low N deposition in natural ecosystems does not influence single-species litter decomposition.
氮添加促进地上生物量具有饱和效应以及氮饱和后的磷限制是当前生态学研究的热点问题,但地下生物量是否具有类似现象,以及氮磷同时添加是否能够缓解饱和状态时地下生物量的养分限制研究相对缺乏。本研究基于内蒙古温带典型草原4年控制试验分析了氮(10和40 g N·m^(-2)·a^(-1))、磷(5和10 g P·m^(-2)·a^(-1))添加对地下生物量的影响。结果表明:总地下生物量和表层土壤(0~5 cm)地下生物量有随着氮添加剂量增加而增加的趋势,但仅部分年份较高剂量氮添加处理(40 g N·m^(-2)·a^(-1))的地下生物量较对照显著提高;磷添加对地下生物量没有显著影响;仅个别年份氮添加显著增加或降低了磷添加引起的地下生物量变化,其他年份氮添加不改变磷添加对地下生物量的影响,磷添加也不改变氮添加对地下生物量的影响。本研究为预测草原生态系统如何响应未来氮磷沉降增加以及草原生态系统管理提供科学依据。
生态系统碳交换(NEE)是评估碳循环及平衡的重要指标,由生态系统总初级生产力(GPP)和生态系统呼吸(ER)共同决定。以往研究表明,N添加能显著促进草地生态系统植物的生长进而提高生态系统的生产力,但N添加如何影响生态系统碳交换的结论仍不明确。同时,对于不同剂量的N添加对生态系统碳交换影响有何差异也不清楚。于2012和2013年在内蒙古草原开展N添加控制实验,设置中等剂量(10 g N m^(-2)a^(-1),N10)和高等剂量(40 g N m^(-2)a^(-1),N40)两个N添加处理,并采用生态系统原位观测箱系统监测不同N处理条件下的NEE动态。结果表明:2年中等剂量N添加处理(N10)下GPP较对照分别增加了15.6%和20%,而ER的变化不显著,该处理下NEE较对照显著降低了230%和337%(即固碳能力增强)。与中等剂量N添加处理结果不同,高等剂量N添加处理下GPP和ER均有不显著的降低趋势,同时,尽管该处理下NEE有升高的趋势(即固碳能力降低),但并不显著。土壤水分改善、土壤温度下降以及叶片N浓度增加可能是中等剂量氮添加促进该生态系统固碳能力的重要机制,而土壤酸化和物种组成改变可能是导致高等剂量N添加下生态系统固碳能力低于中等剂量的重要原因。研究结果表明,不同剂量N添加对生态系统生产力与呼吸的作用机制存在差异,导致生态系统固碳能力有着明显区别。
