植物物候是指植物受环境变化影响而出现的周期性自然现象（比如出叶、开花、结果、叶片枯黄等），代表了植物生长季节的周期，是植物响应气候变化的可直接观测的最敏感指标之一，并影响陆地生态系统的结构和功能。因此，一直是生态学家关注的热点研究领域。近年来，由于人为活动加剧，引起了全球和区域范围内的氮沉降增加和降水格局改变，对草地生物多样性和生态系统功能产生了重要影响。然而，多种全球变化驱动因素的相互作用如何影从植物物种到群落水平物候模式仍然不清楚。此外，青藏高原被称为世界“第三极”，植物的生长季短暂且生长环境严苛，其植物物候对气候变化更加敏感，在这个特殊高寒生态系统开展物候研究具有重要的科学意义。
在该项研究中，研究者观测了青藏高原东部高寒草甸群落中出现的52个物种的繁殖物候特征，系统研究了氮添加和降水变化（增加60%的降水和减少60%的降水）对高寒植物群落繁殖物候的影响。
研究者首先提出了不同高寒植物物种的物候变化如何影响植物群落的繁殖同步性的概念模型（图1），并预测如果早花物种和晚花物种的第一次开花/结果日期对氮富集和降水变化没有反应（a）或反应的方向和程度相似（b, c），繁殖同步性将不会改变；如果早花物种的第一次开花/结果日期比晚花物种提前（d, e）或晚花物种的第一次开花/结果日期比早花物种推迟（d, f），繁殖同步性就会降低。否则，繁殖同步性会增加（g-i）。
图1. 概念模型预测群落物候的同步性变化
研究结果表明，氮添加显著地推迟了早开花莎草的繁殖期开始日期，并提前了晚开花杂草的繁殖期结束日期（图2）。进而，氮添加重塑了高寒植物群落的繁殖物候模式，即氮添加提高了群落水平的繁殖同步性（图3）。
图2.氮添加和降水变化对不同功能群的第一次显蕾、开花，结果，以及最后一次开花和结果的影响
图3.氮添加和降水变化对开花同步性（a）和结果同步性（b）的影响
此外，氮添加推迟了群落繁殖物候的开始时间，缩短了群落繁殖物候的持续时间。然而，降水变化及其与氮添加的交互作用对高寒植物群落的繁殖物候没有显著影响（图4）。
图4.氮添加和降水变化对群落水平的第一次显蕾、开花、结果，以及最后一次开花和结果的影响
这些结果表明，不同功能群的物种对氮添加反应方向和程度的差异导致群落水平上繁殖持续时间的压缩，增加了繁殖物候事件之间的重叠程度，这可能会改变青藏高原高寒草甸未来的物种多样性、营养相互作用和生产力。该项研究发现了氮添加下植物功能群到群落水平的物候响应模式，增加了未来气候变化对植物群落结构和功能的影响机理的理解，为预测高寒草地生态系统功能如何响应未来气候变化提供了重要理论依据。
近年来，兰州大学马妙君教授团队长期驻扎青藏高原东部高寒地区，依托甘肃甘南草原生态系统国家野外科学观测研究站，致力于高寒植物群落物候的研究，并取得了一系列原创性研究成果（e.g.Chenet al. 2023 Ecology, Yang et al. 2023 Journal of Ecology）。该项研究成果以“Different responses of functional groups to N addition increased synchrony and shortened community reproductive duration in an alpine meadow”为题，于2023年7月发表在国际著名经典生态学期刊《Journal of Ecology》上。兰州大学生态学院2021级博士研究生杨向荣为第一作者，马妙君教授为通讯作者，研究生陈亚丫、张天武、张盘红、胡国瑞、郭增鹏、张辉、孙胤光和黄莉为共同作者。该项研究工作获得国家自然科学基金优秀青年项目（31922062）和面上项目（32171681）的资助。
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