凋落物是连接植物地上部分与土壤生态过程的重要纽带，其化学组成直接影响其自身的分解、养分释放以及陆地生态系统生物地球化学循环。在全球变化背景下，极端干旱、氮沉降和积雪变化等因素正持续影响草地生态系统结构与功能。然而，已有关于凋落物质量的研究多聚焦碳、氮、磷等元素及纤维素、木质素、碳水化合物和次生代谢物等组分，对于多种植物必需元素特别是矿质元素缺乏应有的关注，而且多重全球变化因子如何共同影响凋落物的多元素含量，及其在群落水平上变化的驱动机制，仍有待深入揭示。

中国科学院沈阳应用生态研究所科研人员依托额尔古纳森林草原过渡带生态系统研究站长期控制实验平台，在温带草原开展了多因子全球变化模拟实验。研究设置了氮添加（模拟氮沉降）、干旱、延迟融雪（模拟气温变化导致的融雪时间改变）及其组合处理，系统测定了植物叶片凋落物中大量元素（C、N、P、K）、中量元素（Ca、Mg）和微量元素（Mn、Fe、Cu、Zn）的含量变化，并进一步量化了种内性状变异（intraspecific trait variation, ITV）和物种周转（species turnover）对群落水平凋落物多元素含量变化的相对贡献。

研究发现，干旱和氮添加是驱动温带草原叶片凋落物多元素含量变化的主要因素，而延迟融雪的影响相对有限。总体上，凋落物中大量元素C、N、K的含量对氮添加与干旱处理响应敏感，呈整体上升态势；中量元素Ca、Mg含量因氮添加而下降，而该效应会被干旱部分削弱；微量元素Mn、Zn分别对氮添加、干旱产生正向响应，Cu和Fe含量则无显著变化。种内性状变异是驱动群落水平凋落物元素变化的主导机制，在多数显著响应中解释了60%至95%的群落水平变化，尤其主导了N、K、Mn、Zn等元素含量的升高和Mg元素含量的下降。相比之下，物种周转仅在特定元素响应中发挥关键作用，例如在各处理条件下主导了凋落物Ca含量下降。此外，物种周转还可通过抵消种内性状变异对Mn的促进作用，在群落水平上维持Mn含量的相对稳定。

研究揭示了温带草原凋落物多元素特征对多重全球变化因子的差异化响应规律，阐明了种内性状变异占主导、物种周转在特定元素中发挥关键作用的调控过程，对全球变化背景下以凋落物分解和矿质养分释放为核心的生态系统过程预测具有重要参考价值。

研究成果以“Drought and nitrogen addition shape leaf litter multi-element characteristics in a temperate grassland”为题发表于Journal of Plant Ecology期刊。中国科学院沈阳应用生态研究所博士生崔雪为第一作者，王正文研究员、马望助理研究员为共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金重点项目（42230515）资助。

论文链接：https://doi.org/10.1093/jpe/rtag116

图1 全球变化条件下群落水平凋落物多元素化学特征的变化

图2 多重全球变化因子共同影响群落水平凋落物多元素化学特征的驱动机制