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氮和磷是生物体驱动新陈代谢的主要生源要素。自然环境中的氮磷供给不平衡导致养分相对限制的出现并影响着生态系统功能， 如初级净生产力、生物多样性以及生源要素的生物地球化学循环。现今植物和微生物代谢的养分限制类型和程度已经得到了广泛 关注。尤其是植物的养分限制驱动机制在时空尺度上已被广泛揭示，而对微生物的养分限制驱动机理却知之甚少，且土壤微生物 养分限制与植物养分限制的空间分布格局在大尺度下是否具备高度一致性？考虑到大尺度上的环境异质性，加之植物和微生物自 身存在生态化学计量的明显差异及其不同的养分获取策略，我们假设土壤微生物和植物的养分限制空间分布格局可能存在明显差 异(图 1)。

基于此，本研究选取了我国31个森林生态系统（18.89º-53.45ºN，100.99º-129.65ºE，海拔210-3830 m，年均温（-5.9 ºC到23 ºC）， 年均降雨量（242 -2667 mm））的181个样点，跨越热带、亚热带、暖温带、温带和寒温带5个气候带，主要森林类型包括阔叶林、 针-阔混交林和针叶林。利用酶计量学方法，并结合多源气象/环境因子和植物养分限制数据集，重点研究了土壤微生物和植物的养分 限制空间分布格局及其驱动机制 (图 2)。我们发现42.6%的植物和微生物养分限制是不一致的 (图 3 和 4)。这种养分限制的空间分布差 异（植物以氮限制为主，而微生物则主要是磷限制）在中纬度地区（32.4 - 53.5°N）尤为明显(图 5)。这一结果也佐证我们的科学假设， 植物和微生物本身的生态化学计量比及其养分需求差异是驱动植物和微生物养分限制分异的关键。更重要的是，我们还发现植物的养分限制 特征对气候条件（降雨、气温和干旱）和氮沉降的响应更为强烈，而微生物的养分限制特征对土壤化学性质（pH和盐基饱和度）的响应更为敏感。 因此，上述结果表明大尺度森林生态系统中的土壤化学性质和气候因子的变异是决定植物和微生物养分限制特征的关键因子(图 6 和 7)。

我们的工作首次揭示了森林生态系统植物和微生物养分限制的分异模式及其驱动机制，加深了对陆地生态系统生物地球化学过程的理解。研究结果可纳入生态系统养分循环模型，以更好地预测生态系统-气候变化反馈过程并为生态系统功能的维持和改善提供重要数据。

以上结果以“Disconnection between plant-microbial nutrient limitation across forest biomes”为题，于2023年5月在线发表于国际著名生态学期刊《Functional Ecology》。第一作者为华中师范大学刘济副教授，通讯作者为武汉理工大学方临川教授。合作单位（作者）有中国科学院水利部水土保持研究所（邱天逸、崔庆亮），华中农业大学（谭文峰教授），中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所 （邴海健研究员），西班牙全球生态研究所 CREAF-CSIC-UAB（Josep Peñuelas和Jordi Sardans教授），奥胡斯大学（陈骥教授、崔勇兴）、北京师范大学（杜恩在教授）、塞维利亚自然资源和农业生物学研究所IRNAS（Manuel Delgado-Baquerizo教授）、德国生物多样性综合研究中心iDiv（周贵尧）。该研究得到了国家重点研发计划（2021YFD1901205）、中国科学院战略先导（XDB40020202）、国家自然科学基金（42207107）、中国科学院亚热带农业生态过程重点实验室开放基金（ISA2021101）以及德国洪堡基金会的资助。

论文题目：Disconnection between plant-microbial nutrient limitation across forest biomes

论文下载: DOI: https://doi.org/10.1111/1365-2435.14361