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，在一定程度上抵消气候变暖引起的土壤碳释放。近日，中国科学院植物研究所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。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。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。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。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。相关研究成果发表在Global Change Biology上。研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金的支持。论文链接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