植物將大量的光合碳分配到地下用來根系生長、根系呼吸、根系分泌以及支持菌根真菌和固氮細菌等，從而依賴緊密的植物-微生物互作關系換取生長所需的受限土壤養分?？梢?，在根土界面存在著碳投入和養分吸收的貿易或者權衡關系。模型研究已經表明固氮和非固氮植物、叢枝菌根和外生菌根植物之間獲取養分的碳投入差異對于理解它們的競爭優勢、豐度以及生產力具有重要作用，但是植物究竟需要向地下投入多少碳來獲取養分？目前的實驗性證據仍然比較匱乏。

　　基于此，中科院沈陽應用生態研究所地下生態過程研究團隊聯合澳大利亞悉尼大學Feike A. Dijkstra團隊利用穩定¹³C和¹⁵N同位素示蹤技術量化了黑麥草（Lolium perenne）和白三葉草（Trifolium repens）在施磷和不施磷（4 g P m^-2）條件下的植物總地下碳投入、氮磷養分吸收以及植物獲取養分的地下碳效率（Carbon efficiency for nutrient acquisition, CENA），即單位地下碳投入所能獲取的氮磷養分含量。研究發現：（1）近一半的地下碳投入分配給根際呼吸，而37%的地下碳投入用來根系生長，14%的地下碳投入用來根系分泌以及周轉；（2）植物從土壤獲取養分的CENA是1/14 g N g^-1 C，而生物固氮的CENA是1/8 g N g^-1 C，表明相比從土壤獲取氮，豆科生物固氮是一種碳消耗相對更低的氮獲取方式；（3）白三葉草比黑麥草有更高的獲取氮和磷的CENA，可能是因為白三葉草產生更大的根際激發效應，促進更多的土壤氮磷釋放。磷肥增加了植物獲取磷的CENA，但是降低了植物獲取氮的CENA，可能原因是磷添加加劇了土壤氮限制，使得植物需要消耗更多的地下碳獲取土壤氮。 

　　該研究成果以“Belowground carbon efficiency for nitrogen and phosphorus acquisition varies between Lolium perenne and Trifolium repens and depends on phosphorus fertilization”為題發表在植物學期刊Frontiers in Plant Science（IF=6.627）。中科院沈陽應用生態研究所地下生態過程組助理研究員盧佳禹為第一作者，王朋研究員為通訊作者。該研究得到澳大利亞研究委員會、國家自然科學基金項目資助。

圖1 黑麥草和白三葉草在加磷和不加磷處理下的地下碳分配

圖2 黑麥草和白三葉草在加磷和不加磷處理下獲取氮磷的CENA