傳統觀(guān)點(diǎn)認為：由于生物固氮是一個(gè)消耗能量的化學(xué)反應，當土壤可利用氮濃度增加時(shí)，兼性固氮者下調固氮速率（轉而利用土壤氮），而專(zhuān)性固氮者被淘汰或取代。基于這樣的認識形成的“氮富集抑制生物固氮”理論觀(guān)點(diǎn)已被廣泛接受和證實(shí)。然而，自然界中仍存在與此相悖的現象，即有很多富氮的生態(tài)系統高效固持外源氮。導致該“悖論”現象的機理有待進(jìn)一步探索。

中國科學(xué)院華南植物園鄭棉海研究團隊從生物固氮“耗能”的角度出發(fā)，探索碳與生物固氮的關(guān)系。基于陸地生態(tài)系統672項相關(guān)研究進(jìn)行整合分析，發(fā)現雖然氮添加抑制陸地生物固氮速率，但該抑制效應隨著(zhù)土壤有機碳的增加而減弱。在中、高碳土壤中（10-20、>20 mg/g SOC），氮添加處理對多種固氮策略（自生、共生固氮等）的負作用弱于在低碳土壤中（<10 mg/g SOC）的負作用。氮添加對固氮微生物豐度和多樣性的負效應也隨土壤有機碳濃度的增加而減弱。導致上述現象的可能原因是高濃度有機碳潛在提供更多“碳能”驅動(dòng)生物固氮，以及固氮微生物需要維持自身碳氮化學(xué)計量比平衡。

前期，該研究團隊已發(fā)現資源化學(xué)計量比對富氮森林生物固氮的影響（Zheng et al. 2018 Ecology; Zheng et al. 2020 Ecology Letters）。該研究從能量角度進(jìn)一步揭示了有機碳與生物固氮的關(guān)系，完善了“氮富集抑制生物固氮”的傳統認識，有助于理解氮富集生態(tài)系統固持外源氮的“悖論”現象，暗示了未來(lái)陸地生物固氮的模擬和預測需要考慮有機碳的作用。

相關(guān)研究成果已近期發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊Science of the Total Environment（《總體環(huán)境科學(xué)》）上。華南植物園鄭棉海副研究員為論文的第一和通訊作者，莫江明研究員為共同通訊作者。該研究得到國家自然科學(xué)基金和中國科學(xué)院青促會(huì )會(huì )員項目等資助。論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969723015838