养分添加与降水变率对地中海草地生产力、多样性和营养品质的长期影响机制研究

针对全球富营养化和降水变异性加剧对地中海草地生态功能的威胁，研究人员通过长期多养分添加实验（N、P、K全因子设计），揭示NPK协同作用使产量提升2.6倍，但干旱年减产28%且降低物种丰富度32%。该研究为气候变化下草地管理策略提供关键科学依据。

　　

地中海草地作为全球生物多样性热点，正面临双重挑战：人为活动导致的养分输入激增，以及气候变化引发的降水模式改变。这类生态系统不仅维持着高达45种/m²
的植物多样性，更是南欧农牧业的重要基础。然而，当前对多养分交互作用及其与降水变率耦合效应的认知仍存在显著空白，特别是长期施肥如何影响草地营养品质这一关键服务功能尚不明确。

针对这一科学难题，葡萄牙Companhia das Lezirias的研究团队在《Agriculture, Ecosystems 》发表了一项为期4年的控制实验研究。通过随机区组设计，系统评估了N、P、K单施及组合施用对草地生产力、功能群组成和营养品质的影响，并首次揭示了干旱年份对养分效应的重要调节作用。

研究采用三项关键技术方法：1) 基于NutNet网络的标准化施肥设计（100 kg ha^-1
年剂量）；2) 功能群生物量分离与近红外光谱技术（Vis-NIRS）快速测定CP、NDF等营养指标；3) 混合效应模型分析降水年型与养分处理的交互效应。

3.1 产量与功能群比例
数据显示NP、PK和NPK处理使产量达736.8 g DM m^-2
，显著高于单施处理（284.6 g DM m^-2
），证实N-P共限制假说。干旱年使产量普遍下降28%，且 grasses比例从正常年的31.3%激增至58.7%，凸显水分对群落结构的调控作用。

3.2 草地多样性
NPK处理导致物种丰富度最低（10.8种/m²
），而K处理保持最高多样性（20.4种/m²
）。Shannon-Wiener指数在干旱年NPK处理下骤降至0.9，表明多养分添加会放大气候胁迫对多样性的负面影响。

3.3 营养品质
2019年干旱条件下，营养参数未显示处理间差异（CP≈70 g kg^-1
DM），但NDF与 grasses比例呈显著正相关（r=0.62），反映群落组成对饲用价值的潜在影响。

讨论部分强调了三重启示：首先，传统单施P肥策略在干旱年效果有限， legumes比例从正常年的53.9%骤降至4.2%，这对依赖豆科植物的可持续放牧系统构成挑战。其次，降水变率会显著干扰基于物种丰富度的保护评估，建议采用多尺度监测方法。最后，研究为地中海地区制定"气候-养分"协同管理方案提供了实证基础，例如在RCP8.5情景下，需优先考虑 drought-resistant legumes的引种培育。

该研究的创新性在于首次量化了长期多养分添加对地中海草地多功能性的级联效应，特别是揭示了PK组合在湿润年促进 legumes的特殊机制。未来研究需扩大地理尺度，验证这些发现在不同土壤类型和管理历史下的普适性。