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开创性全球研究表明,草原生态系统能够通过营养补充耐受极端气候

本站发布时间:2025-06-21 09:20:46

"诸如养分和水之类的资源已在全球范围内被人类根本性地改变,这可能会破坏植物的生长方式,"宾汉姆顿大学生态系统科学助理教授、该研究的合著者安柏·丘吉尔说。"因此,预计这些资源的极端变化将产生更大的潜在影响,波及一系列经济部门。对于全球草原而言尤其如此,那里的水和养分资源可用性直接维系着所有有人居住大陆上的牲畜和畜牧业。"

为解决这个问题,研究人员通过在遍布9个国家的26个地点进行野外实验,评估了草原对极端干旱和养分可用性增加的响应。

"它将通常非常特定地点的方法论——我们关注养分的影响或干旱及水分可用性的影响——提升到一个更大空间尺度的单一地点实验,"丘吉尔说。"能够同时在一个如此巨大的空间尺度上测试养分变化以及干旱影响这一全球变化驱动因素——这才是该实验真正新颖之处。"

研究人员添加了所有植物都必需的氮、磷、钾等关键养分,以及一次性添加一系列微量营养素。他们发现,虽然仅干旱就使植物生长减少了19%,但添加肥料使植物生长增加了24%。重要的是,两者结合导致生长没有净变化,这很大程度上归因于禾草即使在干旱条件下也能利用额外添加的养分。

"真正关键的结论是,添加养分可以抵消干旱的影响,这在原本就比较干燥的地区尤为显著,"丘吉尔说。

丘吉尔在26个地点中的两个地点工作。在西悉尼大学霍克斯伯里环境研究所的亚拉蒙迪地点,她负责管理数据,记录该区域存在的植物数量。在明尼苏达州的雪松溪长期生态研究站,她负责清洗所有数据并整理数据以供研究者网络共享。

 

"就干旱而言,我们观察到生长减少;添加肥料后,生长增加。当你观察到其中一些特异性现象时,后续研究路线就变得更有趣了,"丘吉尔说。"传统上,我们可能假设如果植物在某地(比如干旱地点)已经受到水分限制,它们可能无法响应氮的添加。但我们实际发现与预期相反的情况,即植物在这些更干旱的条件下能够更好地响应氮的添加。这确实与我们预期的情况形成了鲜明对比。"

作为"牧场和草坪增强多样性全球变化实验(PLEDGE)"的一部分,丘吉尔将在宾汉姆顿大学的Nuthatch Hollow(一个75英亩的'露天实验室')创建类似的处理方案。

丘吉尔表示,虽然添加肥料可能暂时抵消干旱的影响,但这并非可行的长期解决方案。

"在需要抵消干旱影响的饲料生产系统中,添加肥料将消除这种有效干旱,"她说。"这是个巨大的好处,但这需要花费大量资金。因此存在权衡。它可以作为一种工具使用,但不会是长期解决方案。"

丘吉尔指出,就管理而言,生长植物的物种数量可能是抵御干旱的一个更重要因素。

"我们预测,随着物种增多,其中某一物种更可能经受住干旱,因此即使不是每个物种都能存活,你至少能获得一些生物量。所以理念是,长期来看,存在的物种越多,生物量就越稳定。这是我们无法用当前数据集测试的,因为我们只观察了一年。但更长期的数据集可以探究这类问题。"

Story Source:

Materialsprovided byBinghamton University. Original written by John Brhel.Note: Content may be edited for style and length.

Journal Reference:

V. F. Bondaruk, C. Xu, P. Wilfahrt, L. Yahdjian, Q. Yu, E. T. Borer, A. Jentsch, E. W. Seabloom, M. D. Smith, J. Alberti, G. R. Oñatibia, H. Dieguez, M. Carbognani, A. Kübert, S. A. Power, N. Eisenhauer, F. Isbell, H. Auge, M. H. Chandregowda, A. C. Churchill, P. Daleo, T. Forte, A. C. Greenville, S. E. Koerner, T. Ohlert, P. Peri, A. Petraglia, D. Salesa, M. Tedder, A. Valdecantos, E. Verhoeven, G. M. Wardle, C. Werner, G. R. Wheeler, H. An, L. Biancari, H. J. Diao, J. Gutknecht, L. B. Han, Y. G. Ke, J. L. Liu, Y. Maziko, D. S. Tian, D. Tissue, S. Wanke, C. Z. Wei, K. Wilkins, H. H. Wu, A. L. Young, F. W. Zhang, B. Zhang, J. T. Zhu, N. Zong, X. A. Zuo, Y. Hautier.Aridity modulates grassland biomass responses to combined drought and nutrient addition.Nature Ecology & Evolution, 2025; DOI:10.1038/s41559-025-02705-8

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