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研究背景

人类活动导致的大气氮沉降持续增加，已成为改变陆地生态系统养分循环的重要驱动因素。氮的富集在提升土壤碳储量的同时，也加剧了氮磷化学计量失衡，可能引发广泛的磷限制问 题。然而，自然系统中广泛存在的植物-真菌共生关系——菌根，是否以及如何调节这一过程，尚缺乏系统认识。为此，本研究通过整合全球观测数据，系统揭示了菌根类型在调控氮沉 降诱导的磷限制中的关键作用。

研究方案

基于系统性文献检索与筛选，最终纳入来自森林、草地和农田生态系统的63项氮添加实验数据。本研究收集了与氮磷相关的土壤、植物和微生物变量，包括养分含量、化学计量比以及 磷获取酶活性等，以量化氮沉降对陆地生态系统中土壤、植物和微生物磷限制的影响。重点聚焦于两类主要菌根类型——外生菌根（ECM）与丛枝菌根（AM），分析其在氮沉降背景下对 磷循环的差异化调控机制。

研究结果

氮输入显著改变了生态系统各组分的化学计量特征。土壤氮磷比、植物碳磷比与氮磷比普遍上升，表明磷限制整体加剧。值得注意的是，植物表现出比土壤微生物更强烈的磷限制响应，后者因具有较强的内稳态调节能力而保持相对稳定的化学计量比。

菌根类型在其中发挥了关键的调控作用：外生菌根（ECM）系统更有利于缓解宿主植物的磷限制，而丛枝菌根（AM）系统则对土壤微生物的磷获取具有更强支持作用。这种功能分化可能与两类菌根在养分获取策略、菌丝形态及宿主互作方式上的差异有关。

研究还发现，磷限制的响应强度具有明显的生态系统差异，农田系统受氮沉降影响最为显著，其植物碳磷比与氮磷比上升幅度远高于森林与草地，这可能与作物高磷需求及集约化管理有关。

研究结论

综上，本研究不仅证实了氮沉降加剧生态系统磷限制的普遍趋势，更强调了菌根策略在调节这一限制过程中的关键作用，忽视其作用可能导致对氮沉降所诱导的磷限制程度的高估。因此，我们可以利用植物-微生物相互作用机制来缓解气候变化所带来的日益严峻的影响。

本文第一作者为武汉理工大学硕士研究生黄佳和博士研究生邱天逸，通讯作者为方临川教授。该研究得到国家自然科学区域联合重点项目(U21A20237)资助。

论文题目：Mycorrhizal symbiosis alleviates nitrogen-induced phosphorus limitation in terrestrial ecosystems

期刊：Global Biogeochemical Cycles

论文下载: DOI:https://doi.org/10.1029/2025GB008775