2020年6月9日22:47:39

实验室课题的背景知识文献

研究的背景和意义：

人类来源的二氧化碳是全球气候变化的主要诱因。在解决CO2问题上，全球生态系统的响应是重要的关键，关乎我们怎么预测过量CO2对全球气候的长期影响。在众多因素中，植被对于CO2的响应是目前研究的热点，也是最不确定的一个因素。

以常识来看，大气CO2增加（elevated levels of CO2 (eCO2) ），以及因为全球温度上身而扩大的温带环境似乎会促进植物的生长，而这增加了C的固定，因此有些观点认为CO2增加会被增多的植被吸收固定，而缓解温室效应。但是以往的很多人为增加CO2释放的实验却证明，植物对于CO2增加的响应并不一致。有些植物可以很好地响应CO2增加产生的“肥料效应”，而一些植物没有响应，表现出不能缓解CO2增加的特点。因此需要深入研究调查清楚这种差异背后的原因。早期研究表明除了C之外的其他养分元素限制了植物的响应：尤其是N元素的限制。如果提供足量的N，大部分植物都能正响应eCO2，通过增产而缓解CO2增加。而除此之外，整个体系似乎非常杂乱，各式各样的因素都会影响结果，比如实验中植被的环境、植被类型、N元素水平、甚至释放CO2设备的类型。因此本篇文章通过荟萃分析，找出历史文章中所有可能影响因素中最为主要的原因：植物共生菌根类型，以及相关联的N元素水平。

文章主体（本文为数据分析文章）

通过数据调研，主要由ECM菌根植物占主导的陆地植物系统对eCO2有持续较好的响应，生物量一直增加，且相比于AM菌根植物主导的生态系统，增加更加明显；而相对的，AM菌根共生植物对于eCO2响应较弱。通过各种（我也不知道到底是个什么原理的）分析手段，文章找出影响植物—eCO2响应体系的主要影响因素是N供应水平（以前就知道的），但是在野外环境中N供应水平和植物菌根状态有密切联系：ECM共生普遍能提供更好的N供给，因此在eCO2中表现出更积极的反馈（新结论）。

因此，作者认为在新的环境预测模型中纳入菌根共生这种普遍存在的体系，对于正确预测eCO2的后果有重要意义。

为什么造成这种差异？

通过比较两类生态系统中不同N元素水平，数据分析推测是ECM和AM在给植物提供N元素能力上的差异造成了这两种eCO2响应的差异。间接的证据是：如果人为施加N肥，则AM植物对eCO2响应的增加量要超过ECM植物的。这侧面说明，ECM植物本身维持着较高N供给，因此对于N的变动“更不敏感”（类似边际递减效应）；而AM植物更有可能面临N匮乏，所以对额外增加的N响应更大。

至于造成ECM和AM这种N提供能力的原因，作者推测有以下几点：

1. ECM真菌在生理功能上更接近“腐生生物”甚至“寄生生物”，因此ECM菌根具有可以降解有机N物质的胞外酶，而加速土壤有机氮的矿化过程，增加植物可吸收的无机氮比例。鉴于土壤中大量N元素以有机氮的形式固着，ECM的这种矿化吸收能力可能是共生植物吸收N的重要来源

【这个知识我以前还真没见过。可以再去看看其他的书的介绍。很有趣的样子】

2. ECM所主导的植物类型落叶的性质和AM主导的类群性质不同。一些研究暗示AM植物类群（主要是草地）的落叶更容易降解（本以为会加速养分循环），但是这些快速降解的有机氮却更容易转变成更难降解的土壤有机氮复合微粒（mineral-associated organic matter），而考虑到AM菌根没有分泌胞外酶降解有机氮的能力，这些N元素反而固化而难以被AM植物利用。

而ECM植物（主要是木本）凋落物降解缓慢，短期来看释放的N含量少，但是长期积累中这些N更容易进入循环，而不是固化。

这个地方的土壤N素形式，以前没有细究过。应该去看看：

M. F. Cotrufo et al., Nat. Geosci. 8, 776–779 (2015).

B. N. Sulman, R. P. Phillips, A. C. Oishi, E. Shevliakova,S. W. Pacala, Nat. Clim. Change 4, 1099–1102 (2014).

问题：

文中虽然一直在分别强调菌根类型和N元素的影响，但是通过分析来看，似乎最终影响因素还是N元素啊...可能因为考虑到自然环境下N循环更主要，而人工参与干涉的可能性有限吧。不知道是不是可以通过人为N施用来促进陆地植物系统对eCO2 的缓解（但是考虑到N肥容易引起各种生态危害，这种方法估计可行性不太好）

补充：全球元素循环的研究以前没有关注过，这一块估计得需要补习补习。