Межгодовая климатическая изменчивость опосредует изменения запасов углерода и азота, вызванные инвазией однолетних злаков в полуаридные кустарниковые сообщества

Инвазии чужеродных растений изменяют свойства экосистем и угрожают их функционированию во всём мире. Межгодовая климатическая изменчивость (МКИ) влияет как на состав растительного сообщества, так и на свойства почвы; взаимодействие МКИ и состава растительного сообщества может влиять на запасы азота (N) и углерода (C). Мы изучали, как МКИ и инвазия чужеродных однолетних злаков совместно влияют на содержание N и C в почве и растениях в полуаридном кустарниковом сообществе, где инвазии и изменение режима пожаров приводят к масштабной трансформации экосистемы. В 2013 и 2016 годах, которым предшествовали соответственно два засушливых и два влажных года, мы обследовали 20 участков на обширной территории (25 000 км), охватывавших четыре последовательные стадии инвазии однолетних злаков. Оценивали состав растительного сообщества, содержание N и C в тканях растений, а также общее содержание N и C в почве. Многомерный анализ и дисперсионный анализ показали, что на стадиях инвазии, при которых местные кустарники, многолетние злаки и разнотравье сменялись сообществами с преобладанием однолетних злаков, во влажные годы экосистема теряла больше N и C почвы. Согласно анализу путей, высокая доступность воды увеличивала покрытие травянистой растительностью на всех стадиях инвазии. На участках с местными кустарниками и многолетними злаками увеличение покрытия многолетними злаками было связано с повышением содержания N и C в почве, тогда как на участках с преобладанием однолетних растений увеличение покрытия однолетними злаками было связано с потерями N и C почвы. Кроме того, на стадиях инвазии с преобладанием однолетних растений общее содержание C в почве и соотношение C:N были более однородными, что подтверждалось внутриплощадочными стандартными отклонениями. Утрата местных кустарников, многолетних злаков и разнотравья на фоне инвазии однолетних злаков может привести к долгосрочному снижению запасов N и C в почве и затруднить восстановление экосистем. Стратегии восстановления, основанные на инновационных методах и новых видах, учитывающие повышение температуры и МКИ и направленные на сохранение структуры растительного сообщества — кустарников, злаков и разнотравья, — позволят полынным экосистемам поддерживать связывание C, плодородие и неоднородность почвы.²