由于陆地生态系统普遍受到氮限制，活性氮输入会促进植被碳固定，进而在一定程度上抵消气候变暖引起的土壤碳释放。草地是陆地生态系统的重要组成部分，在全球碳循环中扮演重要角色。提升草地固碳能力，对于减缓气候变化、实现“碳中和”目标具有重要意义。其中，“氮促碳汇”是提升生态系统碳汇的重要手段。然而，以往草地碳氮交互作用研究大多基于短期实验，长期、连续的监测数据十分缺乏。
针对上述问题，中国科学院植物研究所杨元合研究团队基于高寒草地氮梯度实验平台，对生态系统碳通量进行连续10年的监测，并结合理化分析和植物代谢组等手段，揭示了高寒草地碳通量对长期氮富集的响应及其驱动机制。研究发现，短期氮添加显著提升生态系统固碳速率。然而，这一促进效应随施氮年限的延长逐渐减弱。该现象主要与长期氮富集引起的植物磷限制有关，表现为叶片磷浓度降低以及氮磷比显著增加。在植物代谢层面，磷限制主要发生在糖-磷酸库、膜脂重塑和核苷酸周转3种代谢途径中。进一步分析发现，植物代谢性状对生产力的调控超过光合、元素和形态等传统性状，磷限制主要通过影响卡尔文循环和磷酸戊糖途径进而调控光合产物的合成和分解过程。上述结果表明，以往短期研究可能高估了高寒草地氮促碳汇效应。更加重要的是，本研究从植物代谢层面揭示了碳通量对长期氮富集的响应机制，为理解生态系统碳循环过程对全球变化的响应机制提供了新视角。
研究成果近期在线发表于国际学术期刊Global Change Biology。植物所已毕业硕士研究生刘旭柠和已毕业客座博士研究生刘洋为论文第一作者，彭云峰研究员为通讯作者。植物所杨元合研究员、张典业副研究员，西北高原生物研究所周国英研究员（现于西南民族大学工作），西班牙巴塞罗那自治大学Josep Peñuelas教授等参与了上述工作。该研究得到国家重点研发计划和国家自然科学基金项目的资助。
文章链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/gcb.71125
（植被与环境变化实验室供稿）
高寒草地碳通量对短期和长期氮富集的响应及其驱动机制
