工业革命以来，化石燃料的燃烧导致地壳中封存的碳以CO2的形式大量释放到大气中。大气CO2浓度的升高会吸收更多的地表长波辐射，阻止热量散失，从而增强大气的温室效应。同时，温度的上升又会加速土壤有机质的分解，促进土壤碳向大气中的排放，进而加剧陆地生态系统碳循环与气候变暖之间的正反馈关系。

植物如同地球上最大的化学加工厂，在太阳光的作用下，经光合作用将大气中的CO2转变为有机物固定在陆地生态系统中，一定程度上缓解大气CO2浓度的升高。然而，由于植物生长一般受到矿质养分(主要是氮和磷)的限制，生态系统的固碳能力与土壤养分有效性密切相关。全球变化，如大气温度上升、氮沉降增加等会提高土壤养分含量，从而促进植物生长，有利于生态系统对CO2的固定。近年来，植物和土壤养分及其化学计量关系对全球变化的响应成为生态领域关注的热点问题。遗憾的是，学术界迄今仍不清楚全球变化情形下养分的变化究竟如何调控生态系统水平上的CO2通量。

针对以上问题，中国科学院植物研究所杨元合研究员团队以青藏高原高寒草地为研究对象，分析了生态系统CO2通量对全球变化的两个主要因子—气候变暖和氮沉降增加的响应。首先，研究团队选择青藏高原多年冻土区内的一类特殊生态系统—高寒沼泽化草甸，克服了以往增温实验中“温度上升引起土壤含水量下降”的缺陷，揭示了气候变暖对冻土碳循环的直接效应及其调控因素。通过连续3个生长季的野外监测，研究人员发现温度上升增加了生长季前期生态系统CO2吸收速率，但这种促进效应在生长季后期消失，这一现象主要与植物提前衰老引起的叶片氮磷浓度下降有关。上述结果表明增温引起的养分变化并没有增加生态系统的CO2固定，反而抑制了增温的正效应。相关结果并不支持学术界关于“气候变暖引起的养分变化有利于生态系统CO2固定”的传统认识，意味着气候变暖情景下养分对生态系统CO2通量的调控比以往预想的更为复杂。

其次，研究团队利用在高寒草原建立的氮梯度实验平台，分析了氮添加引起的CO2通量的主要组分(生态系统总初级生产力、净初级生产力、生态系统呼吸和生态系统CO2净交换)变化的调控因素。结果发现，随着施氮量的增加，地上净初级生产力先上升后饱和的变化趋势，生态系统总初级生产力、生态系统呼吸、生态系统CO2净交换呈先上升后下降的趋势。重要的是，叶片氮磷化学计量比的变化显著影响了这些参数对氮添加的响应，而环境因子如土壤温度、水分等对通量变化的解释较弱。这一研究结果意味着氮添加引起的养分不平衡性在调控生态系统碳通量方面起着重要作用。

以上研究为理解全球变化背景下生态系统碳-氮-磷交互作用提供了新视角，为发展地球系统模型提供了重要启示。上述研究结果分别以Warming effects on permafrost ecosystem carbon fluxesassociated with plant nutrients和Linkages of plant stoichiometry to ecosystem production and carbon fluxes with increasing nitrogen inputs in analpine steppe为题发表在生态和全球变化领域经典期刊Ecology和Global Change Biology杂志上。彭云峰（青促会会员）助理研究员为两篇论文的第一作者，研究工作得到了国家自然科学基金、中国科学院前沿科学重点研究计划、中国科学院—北京大学“率先合作团队”和中组部“青年千人计划”项目的资助。