氮添加背景下树木-菌根类型对生物量响应的差异性及其对全球碳汇的调控机制

这篇综述通过整合全球123项氮(N)添加实验数据，揭示了树木-菌根共生类型（丛枝菌根AM vs. 外生菌根ECM）和纬度是调控单位氮添加量下木材生物量碳增益(CperN)的关键因子。AM树种因无机氮获取策略优势，其CperN是ECM树种的6倍，而纬度升高进一步放大这种差异。基于全球菌根分布图的估算表明，忽略菌根类型差异会高估温带森林12-17%的氮诱导碳汇潜力，这对预测全球变化下的森林碳循环具有重要启示。

　　

Highlight

模型选择分析表明，菌根共生类型和纬度是解释木材生物量C_perN变异的最重要预测因子（图1）。具体而言，纬度与C_perN呈正相关（图2a），且这种关联在AM树种中比ECM树种更显著。全球数据表明，AM树种（17.2 kg C kg N^-1，95%置信区间14.5~19.8）的C_perN是ECM树种（2.9 kg C kg N^-1，0.2~5.6）的约6倍，这归因于二者截然不同的氮获取策略。

氮限制驱动木材生物量C_perN

C_perN与纬度正相关的现象支持了"高纬度生态系统氮限制更普遍"的假说。这种纬度梯度进一步通过C_perN与年均温(MAT)或年降水(MAP)的负相关关系得到验证。可能的机制包括：1）低温抑制土壤有机质分解，导致高纬度土壤氮有效性降低；2）ECM真菌主导的有机氮获取策略在低氮环境中更具优势；3）AM树种对无机氮的快速捕获能力在氮富集条件下显现竞争优势。

结论

基于全球整合分析，我们首次证实：除反映土壤氮供给变化的纬度梯度外，由植物-微生物互作差异导致的ECM与AM树种氮经济策略分化，是决定不同环境背景下C_perN变异的核心因素。相较于前人研究，本工作揭示了更大的菌根类型效应量（标准化均值差达1.8），这对准确评估全球变化下的森林碳汇功能具有范式意义。