草业学院草地生态系统管理团队在晋北农牧交错带盐渍化草地生态系统多功能性方面取得新进展。研究成果以（1）“Ecosystem multifunctionality enhancement by short-term nitrogen addition in semi-arid saline‒alkaline grassland of northern China”为题发表在国际环境科学与生态学1区TOP期刊Science of The Total Environment（IF 2024 = 8.2）；（2）“Short-term grazing diminished ecosystem multifunctionality of grassland in northern China”为题发表在国际农林科学2区TOP期刊Plant and Soil（IF 2023 = 4.9）。草业学院赵祥教授和王常慧教授为通讯作者，博士生武帅楷为第一作者。研究团队通过野外控制实验，揭示了氮添加和放牧对农牧交错带盐渍化草地生态系统多功能性的短期影响，为我国北方农牧交错带盐渍化草地利用管理与可持续发展提供科学依据。

一、短期氮添加增强草地生态系统多功能性

氮是植物发育所必需的主要限制元素。氮沉积在一定程度上缓解了氮的限制，提高了草地生态系统的生产力和土壤碳储量，过量的氮沉积则会导致植物群落退化、养分失衡和土壤酸化。土壤盐渍化是中国北方草地生态系统面临的主要胁迫之一。然而，之前的研究主要集中在天然草原上，氮沉降对农牧交错带盐碱草地生态系统多功能性（EMF）的影响机制尚不清楚。研究团队依托右玉站2016年建立的氮添加试验平台，通过3年（2018-2020）野外监测不同氮添加速率（0, 1, 2, 4, 8, 16, 24, 32 g·N·m^-2·yr^-1）下草地EMF特征，探究了氮添加速率（NAR）和氮添加年限（NAY）影响农牧交错带盐渍化草地EMF的机制。

图1 氮添加对草地生态系统多功能性的影响及氮添加控制试验设计

短期氮添加主要增强草地生态系统地上生物量（AGB）和地上多功能性（AGMF），从而增加草地生态系统多功能性。NAR和NAY均会影响草地EMF对短期氮添加的响应。短期氮添加对草地生态系统地下多功能性（BGMF）和AGMF的影响受生长季节降水的调节。当NAR＞16 g·N·m^-2·yr^-1时，草地EMF的变化趋于平缓。该研究为草地生态系统中BGMF和AGMF对短期氮添加的异步反应提供了新的见解。同时我们建议，对于农牧交错带半干旱盐碱草地的短期氮肥管理，氮肥施用量应为16 g·N·m^-2·yr^-1。此外，应考虑适度灌溉和利用，以确保草地生产和生态效益，同时保持草地EMF。

图2 氮添加速率和氮添加年限的草地生态系统（c，f）、地上（a，d）和地下（b，e）多功能性

二、短期放牧降低草地生态系统多功能性

放牧是草地主要利用方式之一，也是最大的人为干扰方式之一。放牧通过家畜的采食、踩踏和粪尿归还等行为影响了草地生态系统生产功能、生物多样性保育功能、养分循环功能和经济价值等多种功能。然而，放牧对农牧交错带草地EMF的影响尚不清楚。研究团队依托右玉站2016年建立的不同放牧强度试验平台，通过3年（2018-2020）野外监测不同放牧强度（UG、LG、MG和HG）的草地EMF特征，探究了不同放牧强度和放牧年限影响农牧交错带草地EMF的机制。

图3 放牧控制试验设计与生态系统多功能性

放牧强度显著降低了草地EMF，但与不放牧相比，适度放牧的负面影响并不显著。放牧显著降低了草地的AGMF，但对BGMF没有显著影响。草地EMF受放牧年限的显著影响，放牧年限对AGMF的影响较小，但对BGMF有显著影响。放牧年限对草地EMF的影响会受到气候变化的调节。生长季节降水量的增加（5月至9月）显著降低了草地EMF和BGMF，但对AGMF的影响较小。该研究探讨了放牧农牧交错带草地EMF的影响机制，为农牧交错带草地生态系统的管理、合理利用可持续发展提供科学依据。

图4 放牧强度和放牧年限的草地生态系统（a，d）、地上（b，e）和地下（c，f）多功能性

以上研究依托山西右玉黄土高原草地生态系统国家定位观测研究站和草地生态保护与乡土草种质创新山西省重点实验室。研究得到国家自然科学基金区域创新联合发展基金重点项目（U22A20576）、国家重点研发计划子项目（2022YFF1302801）、国家自然科学基金面上项目（32371670）、山西省科技厅平台专项项目（202104010910017）、山西农业大学高层次人才引进项目（2021XG008）的支持。

参考文献

[1] Wu SK, Su Y, Wang G, Hao J, Ju X, Diao HJ, Dong KH, Wang CH*, Zhao X*. Ecosystem multifunctionality enhancement by short-term nitrogen addition in semi-arid saline‒alkaline grassland of northern China[J]. Science of The Total Environment, 2025, 972: 179151. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2025.179151.

[2] Wu SK, Hao J, Diao HJ, Su Y, Dong KH, Wang CH*, Zhao X*. Short-term grazing diminished ecosystem multifunctionality of grassland in northern China[J]. Plant and Soil, 2024, 505: 829–844. https://doi.org/10.1007/s11104-024-06711-w.