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荒漠草原是亚洲中部特有的草原类型，这里生态条件异常严峻，年降水量约150-250 mm，植物终年处于水分亏缺状态下。由于植被低矮稀疏，风蚀强烈，土壤养分十分贫瘠。由于生态环境脆弱，对以降水格局改变和大气氮沉降增加为特征的全球变化响应更为敏感。而直到目前，关于荒漠草原植物群落对全球变化驱动因子的响应以及所产生的环境效应的了解还相当有限。 2010年8月下旬，我们在内蒙古乌兰察布市四子王旗中南部的四子王站选择短花针茅荒漠草原建立水、氮控制实验平台。实验设计为氮添加和减水二因素交互实验设计。氮添加处理是每年7月中旬施氮1次，施氮量为10 g m2纯氮。减水处理为在生长季减少当地当年降水量的30％，通过自制减水装置进行控制。我们通过连续4年的野外观测，重点探讨了减水处理和氮添加对短花针茅荒漠草原植物群落生产力、生物多样性、稳定性的影响以及荒漠草原响应氮、水变化的生态环境效应。得出以下主要研究结论: (1)短花针茅荒漠草原植物群落的地上净初级生产力在群落、功能群以及物种水平上，均表现出强烈的年际波动，这主要是由于降水的年际变化所造成的。降水处理显著减少了群落水平、多年生禾草功能群、一、二年生功能群以及主要物种短花针茅以及栉叶蒿的地上净初级生产力。这主要是由于该地区的水分状况以及荒漠草原特殊的生境所造成的。氮素添加处理仅降低了多年生禾草功能群的地上生物量。降水减少处理和氮添加之间没有显著的交互作用。 (2)短花针茅荒漠草原植物群落的盖度和物种数、禾草功能群的盖度以及杂类草功能群的盖度和物种数均表现出明显的年际变化。降水处理显著降低了植物群落和多年生杂类草功能群的植被盖度和物种丰富度，导致了多样性的丢失。这也说明在干旱、半干旱草原，植物群落的物种丰富度和组成对减水的响应主要由杂类草功能群的响应来决定。在减水处理中，群落的总盖度以及地上初级生产力均与物种多样性显著正相关;物种多样性与0-10cm土壤的水分含量线性正相关，而与土壤速效磷含量、硝态氮含量显著负相关。逐步回归分析结果表明，0-10cm土壤水分含量和速效磷浓度是降水量减少导致荒漠草原物种丰富度降低的最主要因子，二者分别单独解释了群落物种丰富度变异的45.5％和39.2％。氮素添加处理对植物群落、功能群的盖度和物种多样性均没有产生显著影响。氮添加与降水减少对群落盖度和物种多样性的影响也不存在显著的交互作用。 (3)减少降水处理仅显著降低了多年生禾草功能群的功能稳定性。这主要是由于生态系统的属性、类型以及潜在的变化过程的差异性所导致的。氮素添加处理没有改变荒漠草原植物群落的组成稳定性和功能稳定性。我们还发现，在时间尺度上，植物群落的稳定性与物种丢失速率呈线性负相关。群落总盖度的变异系数与群落物种丰富度呈线性正相关。群落物种周转速率（Tp）与群落物种丰富度线性正相关。群落物种数的变异系数与群落物种丰富度之间不存在相关关系。这些结果说明大多数研究支持的生物多样性-稳定性机制在荒漠草原可能并不适用，也暗示了生物多样性-稳定性机制在自然生态系统中的验证还需要大量的野外实验研究。 (4)经过2013年4月到2014年10月两个生长季一个非生长季的风蚀测定发现，减少降水处理显著加剧了土壤风蚀，在这三个风蚀季节中，风成土壤累积量依次由29.60 g m-2、6.15 g m-2、178.14 g m-2，增加到413.38 g m-2、29.60g m-2、575.61 g m-2，增加幅度分别为12.97、3.81和2.23倍。伴随着风蚀的加剧，降水处理也导致了土壤有机碳、全氮、全磷的变化。在这三个风蚀季节，减水处理土壤有机碳的变化量分别是对照区的9.87、2.57和1.75倍;全氮变化量是对照区的9.86、2.56和3.33倍;全磷变化量是对照区的7.72、3.33和0.83倍。氮素添加处理没有改变风成土壤累积量。减水处理风成土壤累积量的增加以及土壤碳、氮、磷营养元素的变化，主要是由减水导致的植被盖度的降低以及土壤含水量的变化所造成的。 以上结果表明，在干旱的短花针茅荒漠草原，水分是最主要的影响因子。减水处理显著影响植物群落的生产力、物种多样性、稳定性以及风成土壤累积量。而氮添加处理却没有产生显著的影响。由此可以看出，氮素添加对植物群落的影响依赖于水分状况。因此在预测植被动态对全球变化的响应时，应考虑多个因子之间的互作以及实验的长期效应。