氮沉降對半干旱草地真菌群落構成嚴重威脅

近年來，隨著人類活動的不斷加劇，特別是化石燃料燃燒和農業施肥的增加，陸地生態系統中的氮、磷等營養物質輸入量顯著上升。據預測，未來幾十年全球氮沉降量將比當前高出1至3倍，磷沉降量也在過去20年內激增了44.4%，特別是在亞洲和歐洲地區。盡管氮磷添加在一定程度上能夠緩解養分限制并提高植被生產力，但越來越多的研究指出，這種養分富集現象可能加劇植物間的光和養分競爭，導致植物多樣性喪失，并對地下生物多樣性和生態系統功能構成嚴重威脅。

然而，關于氮磷添加如何影響半干旱草地土壤真菌群落多樣性、組成和網絡結構的問題，至今仍缺乏深入的了解。為了解決這一科學難題，中國科學院西北生態環境資源研究院的科研人員在我國北方半干旱草地進行了長達九年的養分添加試驗。相關論文發表于Science of the Total Environment。

經過長期的研究，科研人員發現氮添加顯著降低了真菌多樣性并改變了其群落組成，而磷添加對真菌群落的影響則不顯著。這一發現揭示了氮沉降對我國北方半干旱草地真菌群落的嚴重負面影響，與磷添加相比，氮添加對真菌群落的負面影響更為顯著。

“真菌群落在生態系統中扮演著關鍵角色，包括幫助植物吸收養分、有機物質分解以及土壤健康和結構的維護。真菌群落網絡復雜性和穩定性的下降可能意味著這些生態服務的效率降低，從而可能對生態系統多功能性產生影響。”西北研究院博士后楊紅玲告訴《中國科學報》，此外，真菌網絡穩定性下降還可能導致生態系統對外界環境變化的抵抗力降低，使其更容易受到環境脅迫的影響。這些潛在的生態影響表明，需要謹慎管理和使用氮肥，以保護和維持土壤生態系統健康和多樣性。

科研人員通過結構方程模型分析揭示了養分添加通過植物豐富度下降以及多年生草本生物量增加改變了真菌群落的結構。植物多樣性喪失可能導致生態系統功能減弱，因為植物種類多樣性是支持生態系統多樣化服務的基礎，如授粉、害蟲控制、以及營養循環。當植物多樣性減少時，這些生態服務可能會受到影響，從而影響整個生態系統健康和穩定性。

“考慮到全球氮磷沉降量預計將持續攀升，對半干旱草地土壤真菌群落的保護和管理顯得尤為緊迫和重要。首先，我們必須加大科研投入，深入監測和研究氮磷沉降的動態及其對真菌群落的具體影響，以科學數據指導未來的保護策略。”西北研究院博士后楊紅玲表示，同時，農業生產中應嚴格控制氮磷肥料的使用，特別是在接近自然生態系統的區域，通過推廣精準農業和可持續農業實踐，減少養分流失和沉降。

此外，還要提升公眾對氮磷沉降問題的認知，制定和執行嚴格的生態保護政策，如設立減排標準和養分管理規定，以法律手段推動生態系統的保護。只有綜合采取這些措施，才能更有效地保護和管理半干旱草地的土壤真菌群落以應對未來氮磷沉降的挑戰，確保生態系統的健康和生物多樣性得到長期維護。這不僅是科學研究的任務，更是全社會共同努力的目標。

相關論文信息：

https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.172100

 結構方程模型描述了氮添加和磷添加對真菌群落結構的直接和間接影響。西北生態環境資源研究院供圖。