中科院植物所揭示生态系统碳通量对氮添加的响应

记者日前从中国科学院植物研究所了解到，杨元河的研究团队以青藏高原高寒草原为研究对象，通过氮添加梯度实验，揭示了高寒草原生态系统碳通量对氮添加的响应及其控制因素。相关的结果最近发表在在线杂志《全球变化生物学》和《全球生态与生物地理学》上。

研究人员发现，随着施氮量的增加，高寒草地生态系统的碳通量呈现非线性变化，其中叶片氮磷比的变化显著影响了这些参数对施氮量的响应，而土壤温度和水分等环境因素对碳通量变化的解释率较低。这一结果意味着由氮添加引起的营养失衡在调节生态系统的碳通量中起着重要作用。

研究人员进一步发现，基于全球尺度综合分析，氮添加降低了根产量和周转速度，但对根生物量没有显著影响。这一发现并不支持早期自然氮梯度研究中提出的“根系产量和周转速率随氮有效性的增加而增加”的假设，表明基于自然氮梯度的结论不适用于氮添加模拟实验。

本研究揭示了生态系统生产力和呼吸对连续氮素输入的响应及其生态化学计量机制，阐明了根系生产和周转对氮素添加的响应及其调控因素。相关研究成果为氮沉降增加背景下生态系统碳通量的变化提供了新的认识，并为地球系统模型的发展提供了重要启示。

自工业革命以来，农业施肥和化石燃料的大量使用导致进入陆地生态系统的活性氮数量迅速增加。这种变化可能会对陆地生物圈和大气之间的碳交换过程产生重大影响。然而，学术界对科学问题的理解仍然有限，如生态系统净交换过程对连续氮输入和调节因子的响应，以及氮添加如何影响根的生产和周转。