New Phytologist | 氮磷添加对植被和碳储量的遗留效应
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Introduction
陆地C储量的大小反映了通过净初级生产获取的C汇和C损失之间的平衡，而C损失主要是由分解造成的。在低温、湿润和凋落物质量差(高C: N)的系统中，分解缓慢，导致土壤中C的积累。陆地养分的有效性，特别是氮(N)和磷(P)强烈影响植被生产力和分解过程，从而决定这些C储量以及全球尺度C循环如何应对环境变化。大气氮沉降，可以改变养分的有效性，从而影响碳的固存。氮沉降增加通常会提高植物生产力，而在森林和石楠荒地中，这已被证明会导致C固存增加。分解过程中的C损失也会受到养分利用率的影响，不同系统的影响不同。养分利用率促进凋落物分解的主要机制是降低凋落物C: N，顽固凋落物产量的变化以及与植被组成变化相关的凋落物质量和数量的变化。植物生产力和分解对高氮输入响应不同的一个潜在原因是P有效性的变化。本研究的目的是评估磷和氮对植被组成和碳汇的长期交互影响。
Methods
实验样地位于苏格兰东北部高地，从1993年开始施肥。在这个23年的荒地上进行了14年的N、P和N+P处理试验，这些处理在四个试验点的每个试验点重复进行了一次，总共有16个试验点。于最后一次施氮10年后采集土壤样品和植物样品，定量了长期变化的植被组成和土壤和植被C和P储量。
Results
1996-2016年，各处理物种丰富度均有所增加，但氮、磷添加对物种丰富度无显著影响。1999年，除N + P处理外，所有处理的ShannonH均有所增加，但随着时间的推移，处理效果趋于收敛。
施氮和施磷提高了肥力的指标—Ellenberg N。土壤pH的指示因子EllenbergR随着时间的增加而增加，表明喜酸物种数量减少，且N和P的添加均增强了这一趋势。Ellenberg N和R的变化主要发生在1993~ 1999年;到2016年，EllenbergN和R在不同处理之间不再有显著差异。
所有处理中石楠的覆盖度随着时间的推移而下降，从1993年的平均66%下降到2016年的28%。N和N+ P添加均提高了草地盖度。2016年，所有施氮地块的草地盖度均较高，磷单独添加对草地盖度没有影响。施氮处理显著降低了苔藓盖度，并随年份增加。
PRC分析表明，不同处理对植被群落组成的影响逐年变化，年与处理间的交互作用解释了物种组成总变异的27%。与对照相比，N+ P处理的植被组成变化最大。
营养处理解释了植物物种组成变异的36%。
植被组成的变化并没有转化为植被C储量的变化。土壤表层15cm平均碳储量为9.4kg C m2，各处理对土壤碳储量影响不显著。植被C储量较小，平均0.9 kg C m2，氮添加对C储量的影响不显著，但有降低的趋势。凋落物组分对植被C的贡献最大，其次是灌木和苔藓，禾本科和草本C储量要小得多。处理对凋落物碳库没有影响，但随着N添加量的增加，凋落物C: N比值降低。N、P添加量对有机层深度没有显著影响。
P处理显著增加了土壤表层平均P储量(对照为58 g P m2，P处理94 g P m2)，微生物P储量平均为14.4g g P m2，这是土壤P总数的19%。植被总P储量平均为1.9 g P m2,只有2.5%的大小土壤P储量。植被磷储量的差异不是由生物量的差异引起的，主要与各功能类群对磷的响应增加了组织磷浓度，对N的响应降低了P浓度有关。施磷处理降低了植被组织的N: P比值，主要是由于P浓度的增加。
Conclusion
总的来说，氮添加对植被组成有显著影响，尤其是与磷结合时，植被C储量减少。土壤C储量对养分处理无明显响应。我们发现添加的磷有40%积累在土壤中。本研究表明，氮和氮+磷对植被组成的影响持续存在，而单纯磷的影响较小，且有恢复的趋势。该结果有助于更好地理解磷是如何限制植物生产力和土壤C、N和P库的，并表明磷限制并不控制有机土壤中C的积累。结果还表明，在陆地植被中添加P不能减轻氮的影响或增加C的固存。本研究阐明了生物多样性的变化(如优势灌木覆盖度的大幅减少)即使在很长时间尺度上也不一定转化为地下功能，并为生物多样性变化与生态系统生态联系的不确定性提供了经验证明。
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