Zwei Jahrzehnte Stickstoff- und Wasserzugaben fördern Kohlenstoffflüsse in gemäßigten Grasländern durch Veränderungen der Pflanzeneigenschaften und Verbesserung der Bodenfeuchtigkeit

Atmosphärische Stickstoffdeposition und erhöhte Niederschläge sind entscheidende Treiber des Kohlenstoffkreislaufs in Grasländern; ihre langfristigen Wechselwirkungen und Mechanismen sind jedoch bislang wenig verstanden. Basierend auf einem 20-jährigen Feldexperiment mit kontinuierlicher Stickstoffgaben (10 g N m-2 Jahr-1) und Niederschlagserhöhungen (+∼50 % Niederschlag) in einem gemäßigten Grasland in Nordchina fanden wir heraus, dass sowohl Stickstoffdeposition als auch Niederschlagszugabe den Netto-Ökosystem-CO2-Austausch (NEE), die Ökosystematmung (ER) und die Brutto-Ökosystemproduktivität (GEP) signifikant steigerten, wobei Stickstoff- und Wasserzugaben additive Effekte auf NEE und GEP zeigten. Strukturgleichungsmodelle offenbarten, dass die Stickstoffdeposition die Kohlenstoffflüsse durch Erhöhung des gemeinschaftsgewichteten mittleren Blattflächenindex (CWMLA) und des Chlorophyllgehalts der dominanten Arten verstärkte, während die Niederschlagszugabe die Kohlenstoffflüsse vor allem durch Verbesserung der Bodenfeuchte (SM) und des CWMLA anregte. Bemerkenswert ist, dass Stickstoffdeposition und Niederschlagszugabe die GEP stärker förderten als die ER, was zu einer Netto-Kohlenstoffsenke des Ökosystems führte und ausschließlich auf die ER eine signifikante Wechselwirkung zeigte. Diese Ergebnisse heben bislang wenig erforschte Mechanismen hervor, die Pflanzeneigenschaften und Bodenfeuchtedynamiken mit Kohlenstoffflussreaktionen verknüpfen. Unsere Resultate deuten darauf hin, dass langfristige Zunahmen von Stickstoffdeposition und Niederschlag den Kohlenstoffkreislauf in gemäßigten Grasländern beschleunigen und die Kohlenstoffspeicherfunktion verbessern können. Unsere Studie liefert einzigartige Langzeitbelege dafür, dass Stickstoff- und Niederschlagszugaben ihre positiven Effekte auf Kohlenstoffflüsse im Grasland im Zeitverlauf verstärken, was wichtige Einblicke für die Vorhersage von Ökosystemreaktionen auf anhaltenden Klimawandel sowie zur Entwicklung adaptiver Stickstoff- und Bodenfeuchtigkeitsmanagementstrategien bietet.