氮磷是植物生長的必需元素，二者的平衡關系(即氮磷比)不僅影響植物自身生長發(fā)育，還會通過營養(yǎng)級間的互作影響其他生物類群，進而改變生態(tài)系統(tǒng)結構與功能。植物體內氮磷平衡狀況會因環(huán)境條件而發(fā)生改變。隨著全球氣候變化加劇，北方旱區(qū)的極端干旱事件頻發(fā)，但其對植物氮磷養(yǎng)分平衡的影響及其遺留效應尚不明確。

中國科學院沈陽應用生態(tài)研究所沙地和退化草地近自然恢復與多功能提升創(chuàng)新組群依托額爾古納森林草原過渡帶生態(tài)系統(tǒng)研究站極端干旱實驗平臺系統(tǒng)分析了極端干旱期間以及干旱停止后兩年內草甸草原植物氮磷比的變化規(guī)律。研究發(fā)現，在經受了4年的極端干旱處理后，植物群落中優(yōu)勢物種的氮含量顯著提高、磷含量降低、氮磷比顯著提高(圖1)。同時，極端干旱導致具有較高氮磷比的禾草類植物在群落中的優(yōu)勢度增加，進一步加劇了群落水平的氮磷失衡。在極端干旱處理停止兩年后，盡管植物群落的物種組成未完全恢復至初始狀態(tài)，但群落氮磷比可恢復至正常水平。植物氮磷平衡的恢復主要歸因于極端干旱停止后禾草的超補償生長對土壤有效氮的消耗。以上研究結果明確了極端干旱引發(fā)的植物群落水平的氮磷失衡具有可逆性，并從群落物種組成的角度揭示了其內在機理，為干旱區(qū)草地適應性管理和預測全球變化下草地養(yǎng)分循環(huán)提供了理論依據。

該研究以“Reversal of extreme drought-induced plant nitrogen and phosphorus imbalances in grassland”為題發(fā)表在Ecosystems期刊，中國科學院沈陽應用生態(tài)研究所特別研究助理梁瀟灑博士為第一作者，呂曉濤研究員為通訊作者。該研究得到了國家重點研發(fā)計劃等項目資助。

圖1 極端干旱處理4年后(2018)及停止后兩年(2019~2020)期間草甸草原優(yōu)勢物種和群落整體葉片氮磷比的變化。