陸地生態(tài)系統(tǒng)受到人類驅(qū)動的環(huán)境變化所引起的深刻影響，如氣候變暖、二氧化碳濃度升高、大氣氮沉降增加和降水格局改變。這些全球變化因子(GCFs)不僅改變了非生物環(huán)境，而且影響了生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能。這些影響在很大程度上取決于地上和地下的生物各組分。在過去的幾十年里，為了模擬和更好地預(yù)測氣候變化對陸地生態(tài)系統(tǒng)的影響，在世界范圍內(nèi)進(jìn)行了許多全球變化實(shí)驗(yàn)。雖然這些實(shí)驗(yàn)已經(jīng)揭示了GCFs對地上或地下生態(tài)系統(tǒng)的影響，但對地上和地下生態(tài)系統(tǒng)的綜合影響在很大程度上被忽視了。因此，迫切需要整合地上和地下生態(tài)系統(tǒng)對GCFs的敏感性，以準(zhǔn)確預(yù)測未來全球環(huán)境變化導(dǎo)致的后果。

基于以上背景，北京大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院方精云院士團(tuán)隊通過對全球1166篇陸地生態(tài)系統(tǒng)文獻(xiàn)中13209個單次觀測數(shù)據(jù)和3223個配對觀測數(shù)據(jù)的綜合分析，以量化不同生物群系中植物和土壤生物類群對GCFs的響應(yīng)（圖1）。研究發(fā)現(xiàn)，GCFs總體上促進(jìn)了植物生物量的增加，但降低了植物物種多樣性（圖2）。

圖1 全球森林、草原和農(nóng)田中植物和地下土壤生物對GCFs響應(yīng)的概念框架

圖2 全球森林、草地和農(nóng)田中植物和土壤生物屬性對 GCF 的響應(yīng)

相比之下，地下土壤生物群對GCFs的響應(yīng)變化更大，更加難以預(yù)測。對地上和地下觀測數(shù)據(jù)的分析表明，植物和土壤生物對GCFs的響應(yīng)在不同生物群系的不同土壤生物群之間是解耦的（圖3）。本研究強(qiáng)調(diào)了地上-地下系統(tǒng)綜合研究對于改善全球環(huán)境變化后果預(yù)測的重要性。

圖 3 植物和土壤生物對GCFs的響應(yīng)整體關(guān)系

以上研究以“Decoupled responses of plants and soil biota to global change across the world’s land ecosystems”為題目發(fā)表在Nature Communications 雜志上(https://www.nature.com/articles/s41467-024-54304-z)。北京大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院方精云院士為論文通訊作者，課題組博士后俞慶水和博士生何晨琪為共同第一作者。該研究得到國家自然科學(xué)基金基礎(chǔ)科學(xué)中心項(xiàng)目資助。