草业学院草地生态系统管理团队在紫花苜蓿草地生态系统碳通量对养分添加的响应方面取得新进展。研究成果以“Plant Biomass Allocation-Regulated Nitrogen and Phosphorus Addition Effects on Ecosystem Carbon Fluxes of a Lucerne (Medicago sativa ssp. sativa) Plantation in the Loess Plateau”为题发表在生物学2区TOP期刊Plants（IF 2024 = 4.0）。草业学院赵祥教授和张晓琳副教授为通讯作者，博士生翟鹏辉为第一作者，合作作者为中国科学院植物研究所黄建辉研究员等。研究团队通过大田控制实验，揭示了氮添加和磷添加对紫花苜蓿草地生态系统碳通量的短期影响，为我国人工草地利用和管理措施提供科学依据和数据支持。
氮和磷是人工草地碳通量的关键限制因素，其管理方式对黄土高原生态系统碳通量的影响尚不清楚，包括净生态系统生产力、生态系统呼吸和总生态系统生产力。在2022年至2023年期间，对苜蓿草地生态系统进行了控制实验，研究了不同氮（0、5、10、15和20 g N m−2）和磷（0和10 g P m−2）添加下生态系统碳通量的响应机制。结果表明，在种植后的第一年，氮添加对净生态系统生产力和总生态系统生产力有积极影响。磷的添加显著增加了生态系统呼吸，刺激了总生态系统生产力，导致仅在种植后的早期增加净生态系统生产力。
图4 净生态系统生产力（A）、生态系统呼吸（B）和总生态系统生产力（C）的季节动态
氮和磷的添加增强了土壤氮和磷有效性，进一步改善了叶片化学计量特性，导致生物量分配的变化。氮添加更多的提高地下生物量，磷添加更多的促进地上产量，导致生态系统碳通量对氮和磷添加的响应不同。结果表明，氮磷施肥管理对生态系统碳循环的影响可能在很大程度上取决于人工草地生态系统中地上和地下植物生物量的分布。本研究依托草地生态保护与乡土草种质创新山西省重点实验室和农业农村部饲草高效生产模式创新重点实验室，得到山西省基础研究计划项目（202303021221092）和国家自然科学基金区域创新联合发展基金重点项目（U22A20576）的支持。
图5 净生态系统生产力、生态系统呼吸和总生态系统生产力对氮添加（A）和磷添加（C）响应比的冗余分析（左列）及其对氮添加（B）和磷添加（D）的解释度（右列）
论文具体信息如下：Zhai, P.; Cheng, R.; Gong,Z.; Huang, J.; Yang, X.; Zhang, X.; Zhao, X. Plant Biomass Allocation-Regulated Nitrogen and Phosphorus Addition Effects on Ecosystem Carbon Fluxes of a Lucerne (Medicago sativa ssp. sativa) Plantation in the Loess Plateau. Plants 2025, 14, 561. https://doi.org/10.3390/plants14040561
