Author & Address
题目：
Concurrent nitrogen and phosphorus enrichment increases ecosystem carbon use efficiency in an alpine grassland
通讯作者：
Juntao Zhu
地址：
Key Laboratory of Ecosystem Network Observation and Modelling, Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101, China
Abstract
生态系统碳利用效率 (CUEe) 是评估生态系统吸收大气碳 (C) 能力的重要指标。然而，氮 (N) 和磷 (P) 如何影响 CUEe 以及气候因素如何调节 CUEe 仍不清楚。在这里，我们在半干旱高山草原生态系统中进行了一项为期四年的操控性实验，以探索 CUEe 对年际降水波动下 N 和 P 添加的响应。我们的研究表明，N 和 P 的组合协同提高了 CUEe；单独添加 N 或 P 不会影响 CUEe。CUEe 的变化与净生态系统 CO2交换 (NEE) 相对于总生态系统生产力 (GEP) 的较大相关。同样，N 和 P 的组合显著增加了地上生物量，而单独添加则没有。在 N和 P 联合添加的情况下，物种多样性的显著下降导致 CUEe 下降。此外，降水通过增加 NEE 间接增加了 CUEe。我们的研究结果强调了高寒草原生态系统中 N 和 P 资源对 CUEe 的共同限制，并确定群落结构和气候因素是营养丰富后 CUEe 变化的关键驱动因素。
Result
图 1. 2020–2023 年氮磷添加对地上生物量（AGB）、优势种地上生物量（Dominant species AGB）、常见种地上生物量（Common species AGB）和稀有种地上生物量（Rare species AGB）的影响。条形图代表 95% CI，条形图附近的不同字母表示处理之间存在显著差异。CK：对照；N：氮添加；P：磷添加；NP：氮磷同时添加；AGB：地上生物量。
图2. 2020年至2023年不同处理下生态系统碳利用效率（CUEe）、生态系统净二氧化碳交换（NEE）、生态系统呼吸（ER）和生态系统总生产力（GEP）的季节动态。红线、绿线、蓝线和紫线分别代表对照（CK）、氮添加（N）、磷添加（P）和氮磷同时添加（NP）。
图 3. 2020–2023年氮磷添加对生态系统碳通量的影响。NEE、ER、GEP 和 CUEe分别表示净生态系统 CO2交换、生态系统呼吸、生态系统总生产力和生态系统碳利用效率。条形图代表 95% CI，条形图附近的不同字母表示处理之间存在显著差异。CK：对照；N：氮添加；P：磷添加；NP：氮和磷同时添加。
图6. 图（A）表示根据随机森林模型对不同因素对生态系统碳效率（CUEe）的重要性排序，星号表示显著重要性。图（B）表示结构方程模型（SEM），用于检验2020-2023年驱动因素对CUEe的直接和间接影响（Fisher's C = 6.89，p= 0.736）。红色和紫色箭头分别表示显著的正相关和负相关。箭头上的数字表示标准化系数。R2分别是固定效应和固定与随机效应组合的所有路径解释的方差。图（C）表示SEM中不同变量的标准化总效应值。*、**和***分别表示p < 0.05、p < 0.01和p < 0.001。AGB：地上生物量；NEE：生态系统净CO2交换；ER：生态系统呼吸；GEP：生态系统总生产力；ST：土壤温度。
Conclusion
我们在青藏高原高山草原生态系统进行的为期四年的实地试验表明，同时添加 N 和 P 显著提高了 CUEe。这种增强主要是由于 N 和 P 对 NEE 而不是 GEP 的积极影响。降水成为通过增加资源调节 CUEe 的关键因素。这些发现强调，N 和 P 的富集提高了生态系统的碳封存效率，从而可能对气候变化产生负反馈。此外，我们的研究结果表明，尽管气候变化可能会加速生态系统碳周转率，但它并没有从根本上改变生态系统吸收大气碳的能力。这强调了气候变量对高山草原碳封存的关键影响，与其他生态系统相比，高山草原对气候变化非常敏感。
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