导读
氮(N)沉降和干旱同时影响着陆地植被，然而目前并不清楚这两者如何共同作用于植物群落。为解决这个问题，本研究在半干旱草地里开展了一项控制实验，以揭示N添加和干旱对地上生物量(AGB)、生态系统净CO2交换量(NEE)和净碳同化速率(A)的影响。研究表明，N添加增强了生长季干旱对草地生产力的负效应，但这种影响不会持续到次年生长季。研究背景
自工业革命以来，化石燃料燃烧和农业施肥等人类活动已使陆地N沉降增加数倍。同时，增加的年内降水变异也导致干旱事件发生得更加频繁。在自然环境下，N沉降和干旱事件往往是同时发生的，因此明确这两者如何共同作用于陆地植被至关重要。然而，由于N添加与干旱之间的相互作用复杂，目前仍不清楚N添加如何影响植物群落的干旱响应(图1)。首先，N添加会降低物种丰富度，从而减弱物种之间的补偿效应，使植物群落的稳定性下降。其次，N添加会提高植物地上生物量，从而促进植物蒸腾作用，使土壤水分消耗增加。最后，N添加会减少同化物向地下的分配，导致植物根冠比降低。以上这些N效应会增强植物群落的干旱敏感性，并阻碍植物群落的干旱恢复。然而，N添加也可能提高植物光合作用，从而促进植物群落的干旱恢复。基于上述，目前急需明确N添加对植物群落干旱响应的影响。图1研究概念图
科学假设
1.随着干旱时间延长，生产力和NEE呈非线性下降趋势；
2.随着干旱时间延长，N添加对生产力干旱响应的正效应会增强；
3.由于植物组织损伤，N添加不会加速干旱后的植被恢复。
研究结果
1.土壤水分
相较于自然环境，45天和60天干旱显著降低了土壤含水量。N添加和不添加处理之间的土壤含水量没有差异(图2)。
图2表土(0-10cm)含水量对N添加和干旱处理的响应
2.地上生物量和植被
在干旱处理后期，N添加增强了干旱对AGB的负效应。生长季结束时，干旱对N添加样地的AGB有显著影响，而对未添加样地没有影响。次年生长季高峰时，干旱对N添加或不添加样地的AGB均无影响(图3)。此外，在干旱后期，干旱使优势种密度降低、枯叶百分比增加，并且干旱与N添加对优势种密度具有显著的交互影响(表1)。
图3AGB对N添加和干旱处理的响应
表1优势种密度和枯叶百分比对N添加和干旱处理的响应
3.叶片与生态系统碳交换
干旱处理时，干旱使A显著降低；生长季结束，以及次年生长季高峰时，干旱对A均无影响。在干旱处理后期，N添加增强了干旱对NEE的负效应；生长季结束时，干旱对N添加样地的NEE有显著影响，而对未添加样地没有影响；次年生长季高峰时，干旱对N添加或不添加样地的NEE均无影响(图4)。
图4A和NEE对N添加和干旱处理的响应
4.干旱响应比
随着干旱时间延长，AGB的干旱响应比呈非线性增加趋势，并且N添加增强了这种非线性响应。NEE的干旱响应比随干旱时间延长而线性增加，N添加同样增强了这种线性响应。AGB和NEE的干旱响应比与环境降水下的AGB显著正相关(图5)。
图5AGB、NEE的干旱响应比与干旱持续时间、自然降水下AGB的关系
研究结论
本研究发现，N添加通过提高植物地上生产力，增强了植物群落的干旱敏感性。并且，N添加会减小植株密度、加快植物衰老，从而使群落的干旱恢复力下降。但是，N添加对干旱恢复力的这种负效应不会遗留到次年生长季。原文链接：