Nature Communications | 密歇根大学揭示菌根共生获取有机氮介导植物的二氧化碳施肥效应！

人为 CO₂上升已在全球范围内刺激了总初级生产力（GPP），而地球系统模型（ESM）表明这种影响可能会持续到2070年。虽然全球范围的研究推断出历史施肥效果适中，但已证明成熟森林生态系统范围内二氧化碳刺激生产力上升的证据难以捉摸。这种不一致限制了ESM中施肥效应的准确约束，这对于预测可能继续减轻人为排放的陆地碳反馈至关重要。成熟森林中的操纵性CO₂富集实验记录了对升高的 CO₂的积极但适度的饱和增长响应。调查植物生物量对增加的环境CO₂的长期响应的树龄研究通常观察到微弱的施肥效应。这些观察结果与在早期演替生态系统中观察到的显著反应形成对比，表明CO₂的任何刺激作用都可能是短暂的。有限的氮（N）可用性，特别是在成熟森林中，广泛涉及限制对 CO₂ 的实验和环境生长响应。

2021年9月13日，国际权威学术期刊Nature Communications发表了美国密歇根大学Peter Pellitier团队的最新相关研究成果，题为Ectomycorrhizal access to organic nitrogen mediates CO2 fertilization response in a dominant temperate tree的研究论文。

植物与菌根的相互作用介导了植物的N限制，可以为二氧化碳增加对植物生长影响的持续时间和强度的模型预测提供信息。本研究提出了一个树龄证据，证明了在一个成熟的温带森林中，沿着自然的土壤养分梯度，北美红栎对环境二氧化碳（iCO₂）的增加有积极的、但依赖于环境的施肥反应。科研人员通过将外生菌根（ECM）真菌觅氮性状的宏基因组测量与植物吸收无机氮和土壤有机物（N-SOM）中的氮的树龄学模型联系起来，研究了这种异质性反应。在无机氮供应量低的条件下，N-SOM可以促进树木生长，在这种土壤条件下，ECM真菌群落拥有更大的基因组潜力来分解SOM并获得N-SOM。相比之下，占据无机氮肥土壤的树木所承载的ECM真菌群落对SOM的分解能力下降，并对iCO₂表现出中性生长反应。这项研究阐明了ECM真菌群落的觅氮特征的分布是如何管理树木对N-SOM的获取以及随后对iCO₂的生长反应。

图 1：不同氮 (N) 形式对树木生长的假设贡献以及树木对CO₂历史增长的响应

图 2：无机氮和N-SOM对植物生长的分析框架和模型贡献

图 3：与外生菌根 (ECM) 真菌N觅食性状变化一致的土壤氮梯度的组成、形态和功能周转

图 4：环境相关iCO2施肥反应的分析框架和证据

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