穩定的生態系統可提供可持續的生態功能和服務，研究生態系統穩定性的驅動機制尤為迫切和重要。近年來，學術界研究影響穩定性的機制更多關注物種相互作用和物種多樣性。植物物候的變化將會影響植物的生物量積累，物種間相互作用，以及植物群落的物種組成。
然而，植物物候變化如何影響生態系統的穩定性是懸而未決的科學問題。
近日，蘭州大學馬妙君教授團隊在青藏高原高寒草甸生態系統研究中取得了重要進展。研究發現，氮沉降的增加顯著影響了植物的生長節奏（物候），從而降低了高寒草甸植物群落的穩定性。這一成果為理解未來氣候變化對高寒生態系統功能的影響提供了新的科學依據。相關論文發表于《新植物學家》。
“氮和水是植物生長的關鍵因素，但過量的氮沉降可能對生態系統產生負面影響。”蘭州大學教授馬妙君表示，植物物候是指植物在不同季節的生長節奏，比如出葉、開花和結果的時間。這些節奏的變化會影響植物的生物量積累、物種間的相互作用以及群落的物種組成。研究團隊推測，氮沉降可能通過改變植物的物候模式，進而影響整個生態系統的穩定性。
為了驗證這一假設，研究團隊在青藏高原東部的典型高寒草甸（海拔3540米）開展了為期四年的野外控制實驗。他們選擇了55種常見的高寒草甸植物，監測了它們的出葉和開花時間，并結合群落生物量動態和物種異步性（植物生長節奏的多樣性）等指標，分析了氮添加和降水變化對植物群落穩定性的影響。
實驗中，研究團隊模擬了氮沉降增加的環境，通過添加氮肥來觀察植物的反應。同時，他們還研究了降水變化對植物的影響，以全面了解氣候變化對高寒草甸生態系統的潛在威脅。
實驗結果顯示，氮添加對不同植物功能群（禾草、莎草和雜類草）的生長節奏產生了顯著影響。氮添加使禾草和莎草的營養期（從出葉到開花的時間）分別延長了4.62天和4.72天，而雜草的營養期卻縮短了6.14天。此外，氮添加還增加了植物個體間的開花重疊程度，同時縮短了出葉重疊期。這意味著植物之間的生長節奏變得更加不一致，增加了物種之間的競爭。
研究進一步發現，氮添加顯著降低了高寒草甸植物群落的穩定性。具體來說，氮添加降低了物種的異步性，即植物生長節奏的多樣性，這是維持生態系統穩定的重要因素。同時，氮添加對莎草的時間穩定性（植物在不同年份的生長穩定性）產生了顯著的負面影響，而對禾草的時間穩定性沒有明顯影響。氮添加通過延長莎草的營養期和增加植物個體間的開花重疊程度，顯著降低了高寒草甸植物群落的整體穩定性。
這項研究創新性地從植物物候的角度揭示了氮沉降對高寒草甸生態系統穩定性的影響機制。研究發現，氮沉降對高寒草甸穩定性的影響并不是通過物種多樣性的喪失，而是通過改變植物的生長節奏和優勢功能群的穩定性實現的。這一發現為未來氣候變化背景下高寒草甸生態系統的保護和管理提供了重要科學依據。
相關論文鏈接：https://doi.org/10.1111/nph.70132
團隊在甘南瑪曲的蘭大甘南草原國家野外臺站進行野外物候觀測。蘭州大學供圖。
本文鏈接：http://m.020gz.com.cn/news-8-3449-0.html新發現：氮沉降正在悄悄改變高寒草甸的未來
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