近日，南京信息工程大学应用气象学院冯兆忠教授团队方超讲师联合安特卫普大学、冰岛农业大学、塔图大学、于默奥大学、巴塞罗那自治大学、维也纳大学、因斯布鲁克大学等十一家单位的研究人员，在增温对草地生态系统生产力的影响及驱动机制上取得重要进展。研究成果以“Decadal soil warming decreased vascular plant above- and below-ground production in a subarctic grassland by inducing nitrogen limitation”为题在线发表在国际著名学术期刊《New Phytologist》上。

地下和地上植被动态对于理解气候变暖如何影响陆地生态系统碳循环至关重要。与植物地上生物量相比，地下生物量对长期变暖的响应研究甚少。方超讲师与合作者，基于冰岛的一个近北极草地生态系统长期土壤增温平台，研究了十年的地热增温梯度对维管植物地上和地下生产力的影响。研究结果表明，长期土壤增温显著降低了近北极草地生态系统维管植物地上生物量和细根生产力，对立根生物量无显著影响。逐步线性回归分析表明长期土壤增温后温度不再是维管植物生产力的直接驱动因子，取而代之的是土壤氮素的流失。土壤氮素的流失被认为是维管植物地上与地下生产力降低的关键驱动因子（图1）。此外，长期土壤增温显著提高了苔藓生物量与维管植物地上生物量之比，这意味着在气候变暖的近北极草地生态系统，植物群落演替出现倒退，即群落更依赖于大气沉降和矿物风化的养分供给。这些结果表明，经过十年的土壤增温，该亚北极草地生态系统的地下和地上植物生产力受气候变暖引起的土壤氮素变化的影响大于气候变暖本身。该研究工作对于理解生态系统功能和利用地球系统模型更加精确地量化气候-碳循环反馈具有重要意义。

图1 维管植物根系和地上生产力的驱动机制概念图

南京信息工程大学环境变化生态效应团队方超讲师为论文的第一作者和通讯作者，南京信息工程大学为第一单位。该研究工作得到了国家自然科学基金（42107248）、冰岛研究基金会（163272-051）、欧盟H2020-MSCA地平线计划（813114）和爱沙尼亚研究基金会（PRG916）等项目的资助。

文章信息：

 Fang C*, Verbrigghe N., Sigurdsson B.D., Ostonen I., Leblans N.I.W., Marañón-Jiménez S., Fuchslueger L., Sigurðsson P., Meeran K., Portillo-Estrada M., Verbruggen E., Richter A., Sardans J., Peñuelas J., Bahn M., Vicca S., Janssens I.A. (2023). Decadal soil warming decreased vascular plant above- and below-ground production in a subarctic grassland by inducing nitrogen limitation. New Phytologist.

文章链接：https://doi.org/10.1111/nph.19177