Инвазия Bromus tectorum изменяет динамику азота в ненарушенной экосистеме аридных травянистых сообществ

Однолетний злак-неофит Bromus tectorum успешно вытеснил аборигенную растительность во многих аридных и семиаридных экосистемах. Первые случаи его интродукции были связаны с выпасом скота и сельским хозяйством, поэтому отделить последствия инвазии от последствий физического нарушения почвы сложно. В этом исследовании изучали динамику азота в двух недавно подвергшихся инвазии, но ненарушенных растительных сообществах — с преобладанием растений с С3- и С4-типом фотосинтеза. Полученные данные сравнивали с данными по инвазированному и нарушенному травянистому сообществу. Весной в инвазированных и нарушенных сообществах поступление NH₄⁺ к поверхности почвы было выше, тогда как поступление NO₃⁻ не различалось. Среди минеральных форм азота в почве преобладал NH₄⁺, однако в инвазированных сообществах содержание NO₃⁻ в глубоких слоях почвы было выше. В ненарушенных сообществах спустя четыре года после инвазии общее содержание азота в поверхностном слое почвы было выше, тогда как в инвазированных и нарушенных сообществах оно снизилось. В ненарушенных и недавно подвергшихся инвазии сообществах δ¹⁵N почвы увеличивалось с глубиной; в инвазированных и нарушенных сообществах наблюдалась обратная закономерность. Повышенные значения δ¹⁵N в листьях указывают на то, что Bromus поглощал NO₃⁻ из глубоких слоёв почвы, тогда как аборигенные злаки использовали азот только из поверхностного слоя. Модель дистилляции Рэлея точно описывала закономерности разложения в ненарушенных сообществах, где потеря азота из почвы сопровождалась ростом δ¹⁵N; в инвазированных и нарушенных сообществах наблюдалась обратная картина, указывающая на перераспределение азота в почвенном профиле. Результаты свидетельствуют, что инвазия изменила механизмы, определяющие динамику азота. В периоды достаточного увлажнения в инвазированных сообществах подстилка из Bromus разлагалась быстрее, а концентрация NO₃⁻ в почве была выше; нитрат вымывался из поверхностной подстилки и поглощался Bromus. Основной источник поступления азота в этих сообществах — биологическая почвенная корка, разрушающаяся при нарушении почвы. Поскольку поступление азота с биологической почвенной коркой не компенсировало его потери, общее содержание азота в инвазированных и нарушенных сообществах снизилось. Bromus создавал положительную обратную связь: NO₃⁻ из разлагающейся подстилки вымывался в глубокие слои почвы, поглощался глубокими корнями, а затем возвращался в поверхностный слой с биомассой и последующей подстилкой. Отсутствие нового поступления азота при продолжающихся потерях приведёт к дальнейшему снижению его общего содержания в почве; более низкие значения уже наблюдались в инвазированных и нарушенных сообществах.