我园恢复生态学研究组在草地碳和养分循环领域取得新进展

厘清草地（含湖泊草洲）碳和氮磷等矿质养分循环过程对草地生态系统功能的可持续至关重要。我园恢复生态学研究组围绕这一主题利用前期积累样品展开研究并取得重要进展，在Ecosystems、植物生态学报等期刊发表研究论文，在Plants和Nitrogen等期刊发表邀请性论文，江西省、中国科学院庐山植物园为上述论文的唯一通讯单位，牛国祥副研究员为通讯作者。

进展一、厘清短期氮磷输入对鄱阳湖湿地优势植物种间竞争的影响以及长期氮输入下草地土壤颗粒和结合态有机物中碳和常见养分动态关联（陈亚松等., 2026; Ke and Wang et al., 2026）

氮磷输入对植物地上地下竞争的差异性影响仍缺乏系统认识, 极大限制了对湿地氮磷富集背景下植物群落结构和生产力变化的预测。研究以鄱阳湖湿地生境相近的典型多年生优势植物灰化薹草(Carex cinerascens)和虉草(Phalaris arundinacea)为研究对象，揭示了养分输入对种间竞争的影响（图1）。结果表明, 养分添加能够改变植物种间竞争关系, 氮磷同时添加能在促进总生物量提升的同时, 维持两物种生物量比例。相关成果以“氮磷输入对鄱阳湖湿地优势植物种间竞争的影响”为题发表在《植物生态学报》上，我园在站博士后陈亚松博士为第一作者，南昌大学兰志春副教授、山东航空学院黄河三角洲生态环境重点实验室王银柳博士以及我园在读研究生姜昕怡参与了此项工作。

针对氮和水分添加对草地深层土壤不同土壤有机质组分多元素的影响仍不清楚这一问题，依托内蒙古草原控制实验样地样品，评估了0–10、30–40和60–80厘米土壤总有机碳以及六种矿物元素在土壤全土、颗粒和矿物结合有机质中的含量（图2）。尽管土壤有机碳和总氮在颗粒有机质中的含量比矿物结合有机质（MAOM）高 3–4 倍，但由于 MAOM 质量更大，三个土层中超过 70% 的总碳和氮储量都储存在 MAOM 中。同样，总钾、钙、镁、铁和锰主要储存在粗 MAOM（≥ 20 µm）中，而总镁主要存在于细 MAOM（< 20 μm）中。氮和水分添加显著改变了有机碳和矿物元素在土壤组分中的分布，且其影响随土层深度而变化。相关结果以“Dynamics of Multiple Elements in Particulate and Mineral-Associated Organic Matter Across Varying Soil Depths Following 13 years of Nitrogen and Water Addition in an Agro-Pastoral Ecotone Grassland”为题发表在生态学期刊《Ecosystems》上，我园科研助理柯慧琦和王世林博士为共同第一作者，河北大学王汝振和姜勇教授，中科院地理所李义博副研究员，在读研究生宁亚男和中科院植物所王银柳博士和黄建辉研究员以及我园杨粲然博士参与了此项工作。

图1 鄱阳湖草地研究图示

图2草地土壤碳和养分关联研究图示

进展二、比对了磷脂脂肪酸实验方法表征微生物活动的计算和结果解读差异，提出了植被-土壤多元素化学计量比养分限制评估应用框架（Hasi and Yang et al., 2026; Hasi and Jiang et al., 2026）

养分化学计量学为研究植物养分限制与植物群落生物量之间的关系提供了强有力的框架，特别是在草地生态系统应用广泛。然而，已有研究主要集中于草地叶片碳：氮：磷计量比研究，对植物其他部分如茎叶以及微生物碳氮磷比例的动态关联研究较少。为此，恢复生态学研究组依托前期积累的实验样品，首先比对了采用磷脂脂肪酸方法计算微生物绝对生物量和相对丰度表征微生物活动的异同，在此基础上探讨了真菌：细菌比和革兰氏阳性菌：阴性菌两个比例与养分比例的关联（图3），结果表明微生物磷脂脂肪酸绝对数量和相对丰度（百分比）对氮素添加的响应及关系并不完全一致，突出了计算方式对结果解读的影响（例如所有微生物功能群生物量随深度显著下降，但真菌和革兰氏阳性菌相对丰度随深度增加而增加）；两个微生物比例与碳氮比、氮磷比和无机氮变化密切相关。此外，利用同一样地样品，计算了土壤和三种植物不同部分（地上植物、凋落物和地下根系）的19项养分计量比，并将它们划分为以碳、氮、磷和钾作为分子的四组比例，进一步把养分化学计量框架（如氮钾比等被忽略的计量比）扩展到除叶片C：N：P之外的整个植物-土壤系统（图4）。上述结果以“Vertical patterns and responses of soil microbial functional groups to chronic nitrogen addition and their linkages to nutrient dynamics in a typical steppe”和“A Multi-Nutrient Stoichiometric Framework Reveals Distinct Plant–Soil Responses to 12 Years of Nitrogen Fertilization and Mowing in an Agro-Pastoral Ecotone Grassland”受邀发表在生态学专业期刊Nitrogen 和Plants上，内蒙古农业大学哈斯木其尔博士与我园生物学史研究组杨粲然博士和在读研究生姜昕怡分别为两论文的共同第一作者，我园王世林和陈亚松博士和中科院地理所李义博副研究员，中科院植物所王银柳博士和黄建辉研究员参与了此项工作。

图3 草地土壤微生物活动研究示意图

图4 草地多元素化学计量比养分评估框架

基于上述工作进展，我园恢复生态学研究组已在中亚热带森林和鄱阳湖草地展开工作，将后续回答森林和草地系统植物-土壤养分关联以及如何应对全球气候变化等重要科学问题，推动理论发展，服务于区域碳和养分管理政策的制定。