气候变暖正在改变全球水分循环。IPCC预计到本世纪末，全球陆地降水量将增长 2.4%~8.3%，极端降雨更加频繁。在许多地区，尤其是高寒地区，生态系统正经历增温和增湿的双重影响（暖湿化）。传统观点认为，在受水分和养分共同限制的草地生态系统中，降水增加可能促进生态系统养分周转和碳固定。然而，生态系统并不是一个单一的响应单元。地上植物、地下根系、土壤微生物和菌根真菌在功能、资源需求和环境敏感性上存在差异，它们可能对降水增加表现出不同的响应轨迹。此外，不同组分的差异化响应如何影响生态系统功能，仍缺乏系统认识。
▮ 研究框架
为探究这一问题，研究团队在青藏高原高寒草地设置了生长季降水增加梯度，并结合稳定氮同位素示踪方法，追踪氮养分在植物、微生物和土壤中的分配模式。研究同时测定了植物氮吸收、微生物氮吸收、根系功能性状、菌根真菌定殖率以及生态系统碳氮保持等指标，从而将地上生产过程、地下养分获取过程和生态系统功能联系起来，建立了从降水变化、植物—微生物养分竞争到生态系统碳氮积累的完整分析框架。
图 1. 气候变化与生态系统组分对降水增加的异步响应▮ 多重非线性响应
研究表明，不同生态系统组分对降水增加呈现出非同步、非线性响应，进而先后触发不同的响应阈值。随着降水增加，植物和微生物的氮同化能力均有所增强，但两者的响应范围并不一致。
微生物氮同化在较低增雨水平下即趋于饱和，而植物氮同化、根系功能性状在更广泛的降水梯度内保持响应，使植物逐渐获得更大的养分获取优势。
此外，菌根真菌定殖率随着增雨水平先上升、后下降，在中等增雨水平下达到最高；植物—菌根真菌共生关系呈现明显的“单峰”响应模式。
综上，降水增加并非简单地同步促进所有生态系统组分，而是重组了植物和微生物之间的养分分配关系，更多地提升了植物养分获取能力和光合碳固定，进而促进了生态系统碳氮积累。
图 2. 高山生态系统中地上和地下组分对降水增加的多重非线性响应概念图▮ 研究意义
该研究揭示了不同生态系统组分对降水变化的多重非线性响应，强调了不同组分的相互作用，尤其是植物—微生物养分分配， 是理解气候变化背景下生态系统结构和功能变化的重要机制。
这些发现为理解未来高寒草地碳汇变化、养分保持和生态系统韧性提供了新的理论依据，也为追踪全球变化背景下草地生态系统结构和功能如何重组提供了重要参考。
南京农业大学生态系统生态学课题组毕业生赵庆洲博士为论文第一作者，南京农业大学草业学院胡水金教授与瑞典于默奥大学赵庆洲博士为共同通讯作者。瑞典于默奥大学David Wardle院士、法国国家科学研究中心Grégoire Freschet博士、曼彻斯特大学陶亭亭博士、兰州大学马妙君教授参与了该研究。
- Zhao, Q., Wardle, D. A., Freschet, G. T., Tao, T., Ma, M., & Hu, S. (2026). Increasing precipitation reshapes alpine plant–microbial nutrient partitioning and enhances ecosystem carbon and nitrogen retention. Journal of Ecology, 114, e70385
来源：期刊官网
编辑：夏羽｜审核：EE编委团
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