文章信息：
原标题：Does pH matter for ecosystem multifunctionality? An empirical
test in a semi-arid grassland on the Loess Plateau
中文标题：pH对生态系统的多功能有影响吗?黄土高原半干旱草地的经验
期刊：Functional Ecology
2020年影响因子：5.608
5年影响因子：6.749
通讯作者信息：Hui Guo hui.guo@njau.edu.cn
Fuwei Wang t2020071@njau.edu.cn
研究背景：
在全球范围内，较高的酸沉降和人为活性氮输入导致土壤pH值降低，即土壤酸化，这可能广泛影响地上和地下的生物区系及其栖息地。然而，我们对土壤酸化对一系列生态系统功能和服务(即生态系统多功能性)的影响知之甚少。
研究方案：
本文作者在黄土高原半干旱草地上，通过为期2年的酸性添加试验，研究了短期酸化对19种与初级生产力相关的生态系统功能以及土壤碳(C)、氮(N)和磷(P)循环和储存的影响。同时评估了植物多样性和土壤过程驱动生态系统多功能性的潜在途径(下文为EMF、EMF生产力、EMF- c、EMF- n、EMF- p)。
研究结果：
研究结果表明：土壤酸化抑制了19种生态系统功能中的15种。通过考虑其他生物和非生物混杂变量，我们发现土壤pH仍然是解释EMF、EMF- c和EMF- n变化的主要因素。土壤pH驱动多功能性的潜在机制在多功能性组之间有很大差异。其中，植物相关变量(物种丰富度和丰度)对emf -生产力和EMF-C的调节作用强于土壤性质(土壤K+、Ca2+、Mg2+和Na+离子)和微生物相关变量(即微生物生物量C和N)。
本研究的结果提供了经验证据，表明短期土壤酸化对生态系统多功能性的负面影响可能比预期的更大，在干旱和半干旱地区，碱土是常见的。本研究也提示未来应进一步关注在全球变化情景下多功能生态系统的生物机制。
研究结论：
本文采用短期增酸法，研究了黄土半干旱碱性草地土壤酸化对生态系统功能的影响评估了植物多样性和土壤过程驱动生态系统多功能性的潜在途径。结果表明，土壤酸化抑制了19个体生态系统功能中的15个和多功能性(EMF，EMF-生产力，特别是EMF-C和EMF-N)。在非生物因素和生物因素中，土壤pH仍是解释多功能性和功能群（多个单功能）变化的主导因素。酸化处理下，物种丰富度与功能群正相关，但同时考虑生物和非生物因素时，功能群对生产力的中介效应不可忽略(p < 0.1)。结果表明:(1)短期土壤酸化对生态系统功能的负面影响大于预期;(2)在以往的研究中，生态系统的功能主要集中在生物量和/或生产力上，限制物种丰富度作为与初级生产力相关的功能群的重要驱动因素可能更为严格。本研究还表明，缓冲良好的钙质土壤生态系统对酸沉降的响应非常敏感，未来应进一步关注在全球变化情景下多功能生态系统的生物机制。
Figure 1 Heat map showing the changes in (a) soil properties, microbial properties and plant communities, and (b) multiple ecosystem functions and multifunctionality along the continuum of soil pH (the maximum to minimum value is 8.07 to 7.25).
Figure 2 Random forest mean predictor importance (% increase in mean square error) of the soil properties, microbial properties and plant communities with respect to multifunctionality. (a) EMF; (b) EMF-productivity; (c) EMF-C; (d) EMF-N; and (e) EMF-P. Significance levels are as follows: *p < 0.05 and **p < 0.01.
Figure 3 SEM showing the direct and indirect effects of soil pH on multifunctionality. (a) EMF; (b) EMF-productivity; (c) EMF-C; (d) EMF-N; and (e) EMF-P. Hexagons represent latent variables, which were composed of the related variables (except soil pH) in the homologous graphs showing standardized total effects. Solid and dashed arrows represent significant paths (p < 0.1) and non-significant paths (p > 0.1) respectively.
Figure 4 A conceptual model illustrating the potential ways of soil pH driving multifunctionality. ‘↑’: significantly positive effect; ‘↓’: significantly negative effect; numbers next to the arrows were calculated based on the mean of the 0 and 9.01 mol H+ m−2 acid addition treatment.
Figure 5 Principal components analysis showing the trade-offs between the multiple ecosystem functions and multifunctionality along the continuum of soil pH.
转自：农科学术圈
文章来源于土壤可持续 ，作者Dr.wen
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