一个为期24年的广泛实地研究显示，二氧化碳水平的增加几乎使由于氮污染造成的植物物种损失增加了三倍。
大量研究强调，氮污染主要源于化石燃料燃烧和农业活动，正在全球范围内导致植物多样性的下降。
然而，二氧化碳浓度的上升是否加剧或缓解由于氮引起的生物多样性损失仍不确定。这是一个大多未被探索的研究领域。
来自一项全面的24年实地研究的最新发现涉及明尼苏达州的108个实验草地样地，为生物多样性保护工作，特别是草地提供了令人担忧的见解。
在研究的最后八年中，提升的二氧化碳水平与通过长期模拟氮污染导致的物种损失几乎三倍的增加相关联。
具体而言，在正常二氧化碳水平下，接受额外氮的样地物种丰富度（每个样地的不同植物物种数量）减少了7%，而在较高的二氧化碳水平下，此种减少增加至19%。
“如果二氧化碳的增加使氮污染对植物多样性的负面影响更加严重，正如我们的研究所示，这对全球的草地生物多样性构成了严重威胁，”明尼苏达大学的生态学家及该研究的主要作者彼得·赖希表示。
“保护生物多样性至关重要，因为多样化的植物群落提供重要的服务，如净化水源、帮助作物授粉、维持健康的土壤、通过固碳缓解气候变化，并支持各种蝴蝶、鸟类和哺乳动物的生存。”
该研究的发现预计将于10月16日在《自然》期刊上发表。
氮和二氧化碳都可以刺激植物生长。在被称为BioCON的草地实验中，这两种元素的施用促进了生长，使一些优势物种遮蔽了其他物种，最终消除了许多竞争能力较弱的植物。
生态学家称这种现象为竞争排斥。
赖希指出，由于二氧化碳和氮污染的浓度增加，光照竞争的加剧可能在全球许多草地中发生，这导致了赢家和输家。
“对生物多样性变化的担忧，包括栖息地损失、火灾模式变化和气候变化，必须还考虑到二氧化碳上升和氮水平变化的影响，这可能对许多生态系统产生重大影响，”他补充说，他是密歇根大学全球变化生物学研究所的负责人，并在明尼苏达大学的森林资源系担任教授。
“生物多样性保护和恢复的紧迫性已经很高，”他指出。“我们的结果只是进一步增加了这一关键话题的讨论。”
BioCON实验在位于明尼苏达州东中部的西达溪生态系统科学保护区进行。从1998年到2021年，每个7英尺乘7英尺的样地中种植了多达16种草本植物和野花（非草本的草本植物）。
一半的样地接收来自穿孔竖管泵入的额外二氧化碳气体，另一半样地则施用年度氮肥。每个样地中植物物种的总数在每个生长季节结束时进行评估。
令人惊讶的是，在研究的前十年，较高的二氧化碳水平实际上减少了与氮肥施用相关的物种损失。在正常二氧化碳水平下，氮的引入使物种丰富度平均下降了16%，而在提升的CO2水平下，丰富度下降了8%。
然而，这种相互作用随着时间的推移发生了逆转，在研究的最后八年中，提升的二氧化碳显著增加了由于氮肥施用导致的物种损失，使得这些减少几乎三倍。
大蓝草（Andropogon gerardii）是一种常见于大平原和北美中部和东部草地的高草，成为了主要物种，其发生率上升，导致更多的荫蔽和其他植物物种的进一步丧失。
在这一实验中困难的植物包括主植物（Amorpha canescens），它是一种属于豌豆科、喜欢充足阳光的紫色花卉物种，以及黄色的硬金雀花（Solidago rigida），一种常见于美国草地区域的金缕梅类型。
全球许多地区的氮沉积仍然处于高位；然而，模式和影响有所不同，某些地区出现减少，而其他地区则体验增加。
以往的研究表明，氮污染能够在多个大陆的草本生态系统中将植物群落的丰富度减少多达20%至30%。草本植物是指没有木质茎的植物，包括草类、杂草和蕨类植物。
西达溪生态系统科学保护区由明尼苏达大学管理，是BioCON实验的所在地，该实验是关于二氧化碳和氮如何影响草地物种多样性最长期的研究，已有十年以上。
