长期氮添加通过物种重构加剧干旱草原群落变异性的机制研究

本研究针对全球环境变化下竞争关系驱动群落动态的认知空白，通过15年长期观测与时间序列分析，揭示慢性氮添加如何消除黑格兰马草（Bouteloua eriopoda）对一年生杂草的竞争抑制，导致群落稳定性丧失。结果表明多年生植物对一年生杂草的竞争优势是缓冲降水波动的关键机制，而长期氮负荷会破坏这一稳定性。

　　

在人为驱动因素或自然干扰下，物种多度重构是群落的常见响应。然而，由于物种相互作用变化的不确定性和长期观测数据的缺乏，竞争关系如何驱动全球环境变化下的群落动态仍知之甚少。通过结合长期数据和时序分析工具，我们量化了火灾后15年间持续营养富集下干旱草原群落功能群的组成动态和因果相互作用。研究假设慢性营养添加会促进火灾后优势禾草与从属一年生杂草之间的物种重构，从而长期增加生物量和组成变异。与预期相反，尽管优势禾草黑格兰马草（Bouteloua eriopoda）的丰度在火灾后立即下降，但氮添加下一年生杂草的增加直至十年后才出现。收敛交叉映射分析表明，一年生植物受黑格兰马草丰度的因果影响，在对照组中保持较低丰度；而氮添加使该因果作用消失。随着一年生植物丰度上升，生物量和群落组成的时间变异性增加。结合对降水响应的证据，这些结果暗示多年生植物对一年生杂草的竞争优势可通过限制后者对降水波动的响应，成为群落变异性的稳定机制，但慢性氮添加的累积效应会破坏该稳定过程。这一长期实验为理解人为营养负荷引起的物种重构（无物种丰富度变化）的失稳效应提供了新见解。