温带森林菌根碳成本建模：功能多样性及全球变化因子的影响与机制

本研究针对菌根碳成本驱动机制不明确的问题，由研究人员通过Myco-CORPSE模型对北美东部1800+森林样点开展模拟分析，发现ECM森林碳分配占比（16.0% NPP）显著高于AM森林（5.8%），混合型森林因营养互补策略碳成本最低；氮沉降与升温降低碳成本，而eCO2通过增加氮需求提升碳成本，揭示了全球变化下菌根功能多样性对碳循环调控的关键作用。

　　

菌根真菌（Mycorrhizal fungi）与绝大多数植物形成共生关系，在协助植物获取养分的同时消耗其光合作用产生的碳（C），这一过程被定义为菌根碳成本（mycorrhizal C cost）。由于该成本对预测环境变化下植物生产力的响应至关重要，但其驱动机制仍缺乏量化研究。通过整合菌根过程的生态系统模型Myco-CORPSE（模拟土壤碳氮循环过程），本研究分析了温带森林中菌根碳成本的关键驱动因子。

模型应用于美国东部1800余个森林 inventory 样点后，模拟结果与已有观测数据高度吻合：外生菌根（Ectomycorrhizal, ECM）真菌获得的碳分配比例（占净初级生产力NPP的16.0%）显著高于丛枝菌根（Arbuscular mycorrhizal, AM）真菌（5.8%）。进一步分析表明，由AM和ECM树种共同主导的混交林，由于养分获取策略互补，其菌根碳成本低于单一菌根类型主导的森林。

全球变化因子模拟显示：氮（N）沉降加剧和温度上升会降低菌根碳成本，更利于AM策略占优；相反，大气CO₂浓度升高（eCO₂）增加了植物对氮的需求及菌根碳成本，从而强化了ECM真菌获取有机氮源的优势策略。这些结果突显了菌根功能多样性在植物养分获取和碳动态中的关键作用，为预测全球变化背景下菌根共生系统的响应提供了新视角。

简明总结指出，菌根真菌协助植物从土壤中吸收养分，并以碳作为交换代价，该成本深刻影响植物生长。模型重现了不同菌根类型碳分配差异，并揭示混交林通过氮获取高效性降低总体碳投入。氮污染和升温减少碳成本，而高CO₂环境则增加碳成本，这一认知有助于理解变化环境中森林生长与碳储存的动态机制。

关键点包括：

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  基于过程的模型在1800个森林样点中成功验证菌根碳分配模拟；
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  菌根碳成本表现为ECM森林 > AM森林 > 混交森林；
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  氮沉降与升温降低碳成本，eCO₂则增加碳成本。

利益冲突声明：作者声明本研究无相关利益冲突。