共栖苔藓生物固氮活性差异揭示冠层穿透水氮吸收能力的关键作用

来自加拿大的研究人员针对北方森林生态系统中羽藓生物固氮(BNF)受冠层条件影响的机制问题，通过对比两种苔藓(Pleurozium schreberi和Ptilium crista-castrensis)在成熟林与林窗中的固氮表现，结合15N示踪技术，发现氮沉降吸收能力的种间差异导致蓝藻定殖与BNF活性的显著分化，为森林氮循环调控提供新见解。

　　

在北方森林生态系统中，羽藓类植物通过生物固氮(Biological Nitrogen Fixation, BNF)为系统提供关键的外源性氮输入。最新研究聚焦冠层条件如何通过穿透水(throughfall)调控这一过程，科学家们以加拿大东部黑云杉林为研究对象，对共生的两种苔藓——赤茎藓(Pleurozium schreberi)和金发藓(Ptilium crista-castrensis)展开为期两个生长季的监测。

研究团队巧妙设计对比实验：在原始成熟林与风倒形成的林窗(windfalls)中，同步记录温度、湿度、光照等气候参数，量化BNF速率、蓝藻生物量及苔藓功能性状。令人惊讶的是，尽管两种苔藓在林窗中表现出相当的BNF能力，但在冠层郁闭的成熟林中，金发藓的BNF活性竟是赤茎藓的10倍！

深入机制研究发现，这种差异源自二者对穿透水中氮素的"胃口"不同：赤茎藓如同高效的氮捕手，能充分吸收穿透水中的无机/有机氮，但这反而抑制了其表面蓝藻的定殖，进而削弱了蓝藻介导的BNF活性；而金发藓对氮的吸收能力较弱，意外保留了更多蓝藻伙伴，使BNF系统得以维持。该发现通过野外¹⁵N标记实验和室内培养获得双重验证。

这项研究首次揭示：共栖苔藓物种对氮沉降的响应存在"此消彼长"的生态策略分化，为预测气候变化下森林氮循环演变提供了新的理论框架。