一项新研究调查了年均降水量（MAP）与草地生物量之间的关系在添加一种或多种营养素时如何变化。作者表明，降水量和营养素的可用性是植物生物量的关键驱动因素，而植物多样性的影响则微乎其微。
这项由美国农业部主导的研究发表在PNAS上，涉及来自德国综合生物多样性研究中心（iDiv）、亥姆霍兹环境研究中心（UFZ）、马丁路德大学哈雷-维滕贝格（MLU）和莱比锡大学的几位研究人员，探讨了年均降水量（MAP）与草地生物量之间的关系在添加一种或多种营养素时如何变化。作者表明，降水量和营养素的可用性是植物生物量的关键驱动因素，而植物多样性的影响则微乎其微。
全球降水的变化正在考验世界各地的生态系统：在某些地区，MAP在增加，而在其他地区却在减少。同时，许多生态系统都在有意或无意中暴露于日益增加的营养素（如氮、磷和钾）中。这可能源于农业实践，如土地使用和施肥，或来自城市径流，包括进入附近水道的废水。这两种因素——降水和营养素——直接影响植物生物量的生产。
研究发现，草地的植物生物量与年均降水量密切相关。平均而言，植物生物量随着MAP的增加而增加，但其他因素也发挥作用，例如营养素的可用性。
直到现在，人们对在添加一种或多种营养素时MAP与植物生物量之间的关系如何变化知之甚少。
为了回答这个问题，研究人员在六大洲的71个草地上测量了地上植物生物量和物种多样性，包括具有不同土壤质地和营养成分的当地草地和人工草地，以及不同的管理制度。所有地点都是营养网络的一部分，包括德国耶拿实验的NutNet地点和巴德劳希施泰特的UFZ研究站。这个实验网络采用在全球130个地点上应用的标准化方法，以确保数据的可比性。
多种营养素，更多生物量
为了考察营养素与MAP结合的影响，研究人员以氮、磷和钾为所有地点施肥——以所有可能的组合进行施肥。施肥通常促进植物生长和生物量。值得注意的是，当添加多种营养素时——特别是氮和磷——植物对降雨的反应更加敏感，这导致生物量与降水之间的关系更加密切。
虽然这个结果并不令人惊讶，但研究也揭示了一些意想不到的事情：物种多样性等因素在植物群落中的生物量-MAP关系上影响不大。然而，在那些不受氮或磷限制的地点，降水与生物量之间的联系变得更加明显——这一模式在之前未考虑生物多样性的分析中被忽略了。“添加营养素减少了植物多样性，但多样性变化对生物量的间接影响弱于MAP和营养素的直接影响，”共同作者、UFZ、iDiv和MLU的生理多样性主管Stan Harpole说道。“即使对多样性的影响未强烈体现在生物量上，考虑植物多样性仍然对准确理解降雨如何影响生态系统中生物量（如氮和磷可用性不是限制因素）是重要的。”
结果强调，降水和营养素的可用性等因素对植物多样性的影响较大。
营养素相互作用塑造MAP-生物量关系
新发现支持了生态系统往往受到多种营养素共同限制的观点。因此，施肥时使用多种营养素可以促进生物量与降水之间的关系——氮和磷之间的相互作用发挥着特别重要的作用。要全面理解草地生态系统如何响应全球降水和营养丰富的变化，应考虑营养素的相互作用以及植物群落的变化。了解营养素的限制及其对生物量生产的影响可以为全球草地生态系统的土地管理和保护策略提供参考。
