Abstract Plant diversity has been shown to mitigate nitrous oxide (N2O) emissions from soil in some ecosystems. We tested the generality of this diversity effect on ecosystem functioning, as an application of ecological theory by quantifying potential nitrous oxide emissions in grasslands restored from agriculture containing high and low diversity. We performed an initial plant survey to develop the study design from quadrat analyses (used to determine sampling frame size that maximizes variance in plant community structure), semivariogram analyses of plant community PCA scores (used to determine minimum distance between sampling frames), and upper and lower quartiles of plant diversity (Shannon’s diversity). We sampled high (per field n = 6, total n = 60) and low (per field n = 6, total n = 60) diversity (high diversity: mean Shannon diversity index = 1.69; low diversity: mean Shannon diversity index = 0.73) plant communities within 10 to 12 y old restorations co-located at Nachusa Grasslands (Franklin Grove, IL, USA). We found potential N2O emissions were nearly seven times greater in low diversity compared to high diversity communities. Inorganic N availability, relative amounts of nitrification and denitrification, and water extractable C did not explain difference in potential N2O emission from soil with contrasting plant diversity. Although the mechanism for large variation in this ecosystem function corresponding with biodiversity remains undetermined, this work shows that management for plant diversity may reduce N2O emissions from soil.

中文翻译：

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植物多样性减少了恢复农业土壤中潜在的一氧化二氮排放

摘要 植物多样性已被证明可以减轻某些生态系统中土壤中一氧化二氮 (N2O) 的排放。我们测试了这种多样性对生态系统功能的影响的普遍性，作为生态理论的应用，通过量化从具有高多样性和低多样性的农业恢复的草地中潜在的一氧化二氮排放。我们进行了初步的植物调查，以根据样方分析（用于确定使植物群落结构方差最大的抽样框大小）、植物群落 PCA 分数的半变异函数分析（用于确定抽样框之间的最小距离）和上和植物多样性的下四分位数（香农多样性）。我们采样了高（每场 n = 6，总 n = 60）和低（每场 n = 6，总 n = 60）多样性（高多样性：平均香农多样性指数 = 1.69；低多样性：平均香农多样性指数 = 0.73) 位于 Nachusa 草原（美国伊利诺伊州富兰克林格罗夫）的 10 到 12 年旧恢复中的植物群落。我们发现，与高多样性社区相比，低多样性社区的潜在 N2O 排放量高出近 7 倍。无机氮的有效性、硝化和反硝化的相对量以及水可提取的碳并不能解释土壤中潜在 N2O 排放与对比植物多样性的差异。尽管与生物多样性相对应的这种生态系统功能发生巨大变化的机制仍未确定，但这项工作表明，植物多样性管理可能会减少土壤中的 N2O 排放。73) 位于 Nachusa Grasslands（美国伊利诺伊州富兰克林格罗夫）的 10 至 12 年修复体中的植物群落。我们发现，与高多样性社区相比，低多样性社区的潜在 N2O 排放量高出近 7 倍。无机氮的有效性、硝化和反硝化的相对量以及水可提取的碳并不能解释土壤中潜在 N2O 排放与对比植物多样性的差异。尽管与生物多样性相对应的这种生态系统功能发生巨大变化的机制仍未确定，但这项工作表明，植物多样性管理可能会减少土壤中的 N2O 排放。73) 位于 Nachusa Grasslands（美国伊利诺伊州富兰克林格罗夫）的 10 至 12 年修复体中的植物群落。我们发现，与高多样性社区相比，低多样性社区的潜在 N2O 排放量高出近 7 倍。无机氮的有效性、硝化和反硝化的相对量以及水可提取的碳并不能解释土壤中潜在 N2O 排放与对比植物多样性的差异。尽管与生物多样性相对应的这种生态系统功能发生巨大变化的机制仍未确定，但这项工作表明，植物多样性管理可能会减少土壤中的 N2O 排放。硝化和反硝化的相对量以及水可提取 C 并不能解释土壤中潜在 N2O 排放与对比植物多样性的差异。尽管与生物多样性相对应的这种生态系统功能发生巨大变化的机制仍未确定，但这项工作表明，植物多样性管理可能会减少土壤中的 N2O 排放。硝化和反硝化的相对量以及水可提取 C 并不能解释土壤中潜在 N2O 排放与对比植物多样性的差异。尽管与生物多样性相对应的这种生态系统功能发生巨大变化的机制仍未确定，但这项工作表明，植物多样性管理可能会减少土壤中的 N2O 排放。