全球氮沉降增加和刈割管理正在持续改变草地生态系统的生产力和群落组成。植物功能性状常被用于预测物种对环境变化的响应，但许多表型性状具有较强的环境可塑性，其预测能力会受到环境条件的限制。相比之下，基因组大小是物种水平相对稳定的遗传特征，与植物的养分需求、生长和竞争策略密切相关。然而，不同基因组大小植物如何响应连续的氮富集梯度，以及刈割如何调节这一响应过程，仍缺乏长期研究。

　　中国科学院植物研究所北方草地生态学与可持续发展研究团队和天然草地技术研究团队依托内蒙古典型草原长期野外控制实验，基于15年的氮添加和刈割数据，系统分析了植物基因组大小与草地生产力和群落组成变化的关系。

　　研究发现，低水平氮添加主要促进小基因组植物，而随着氮供应增加，大基因组植物的竞争优势逐渐增强。在不刈割条件下，当氮添加达到15 g N m⁻² yr⁻¹及以上时，基因组大小与氮添加之间出现显著正交互作用，大基因组植物竞争优势明显增强，群落加权平均基因组大小随之增加。进一步分析表明，这一转变与植物竞争由地下氮资源竞争向地上光资源竞争转变有关。高氮条件下，大基因组植物株高增加更快，光竞争优势增强;而刈割通过降低植株高度、改善冠层下层光环境，有利于小基因组植物维持竞争优势，并将上述氮响应阈值由约15 g N m⁻² yr⁻¹提高到50 g N m⁻² yr⁻¹，显著延缓了氮富集驱动的群落组成变化。研究还发现，大基因组植物对年际温度和降水变化更加敏感，且这种气候敏感性在高氮条件下进一步增强;相比之下，小基因组植物对气候波动表现出更强的稳定性。以上结果表明，基因组大小可作为预测全球变化和草地管理背景下植物生产力与群落组成变化的重要性状。

　　相关成果近期发表于国际学术期刊Ecological Monographs。植物所特别研究助理李焕龙为论文第一作者，魏存争副研究员为通讯作者。河北大学韩兴国教授、植物所杨俊杰副研究员、张云海研究员、潘庆民研究员等参与了本研究。该研究得到国家自然科学基金项目的资助。

　　文章链接：

　　https://doi.org/10.1002/ecm.70075

　　基因组大小介导草地植物对氮富集、刈割和气候波动的响应模式