傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為：由于生物固氮是一個(gè)消耗能量的化學(xué)反應(yīng)，當(dāng)土壤可利用氮濃度增加時(shí)，兼性固氮者下調(diào)固氮速率（轉(zhuǎn)而利用土壤氮），而專性固氮者被淘汰或取代。基于這樣的認(rèn)識(shí)形成的“氮富集抑制生物固氮”理論觀點(diǎn)已被廣泛接受和證實(shí)。然而，自然界中仍存在與此相悖的現(xiàn)象，即有很多富氮的生態(tài)系統(tǒng)高效固持外源氮。導(dǎo)致該“悖論”現(xiàn)象的機(jī)理有待進(jìn)一步探索。

中國科學(xué)院華南植物園鄭棉海研究團(tuán)隊(duì)從生物固氮“耗能”的角度出發(fā)，探索碳與生物固氮的關(guān)系。基于陸地生態(tài)系統(tǒng)672項(xiàng)相關(guān)研究進(jìn)行整合分析，發(fā)現(xiàn)雖然氮添加抑制陸地生物固氮速率，但該抑制效應(yīng)隨著土壤有機(jī)碳的增加而減弱。在中、高碳土壤中（10-20、>20 mg/g SOC），氮添加處理對(duì)多種固氮策略（自生、共生固氮等）的負(fù)作用弱于在低碳土壤中（<10 mg/g SOC）的負(fù)作用。氮添加對(duì)固氮微生物豐度和多樣性的負(fù)效應(yīng)也隨土壤有機(jī)碳濃度的增加而減弱。導(dǎo)致上述現(xiàn)象的可能原因是高濃度有機(jī)碳潛在提供更多“碳能”驅(qū)動(dòng)生物固氮，以及固氮微生物需要維持自身碳氮化學(xué)計(jì)量比平衡。

前期，該研究團(tuán)隊(duì)已發(fā)現(xiàn)資源化學(xué)計(jì)量比對(duì)富氮森林生物固氮的影響（Zheng et al. 2018 Ecology; Zheng et al. 2020 Ecology Letters）。該研究從能量角度進(jìn)一步揭示了有機(jī)碳與生物固氮的關(guān)系，完善了“氮富集抑制生物固氮”的傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)，有助于理解氮富集生態(tài)系統(tǒng)固持外源氮的“悖論”現(xiàn)象，暗示了未來陸地生物固氮的模擬和預(yù)測需要考慮有機(jī)碳的作用。

相關(guān)研究成果已近期發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊Science of the Total Environment（《總體環(huán)境科學(xué)》）上。華南植物園鄭棉海副研究員為論文的第一和通訊作者，莫江明研究員為共同通訊作者。該研究得到國家自然科學(xué)基金和中國科學(xué)院青促會(huì)會(huì)員項(xiàng)目等資助。論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969723015838