生态系统氮输入量增加的背景下，草地物种组成与氮循环关键过程发生剧烈变化。自然丰度碳、氮稳定性同位素被广泛用于指示碳、氮循环，然而较少研究尝试利用两者指示植物群落物种组成变化、植物-微生物氮偏好与竞争状况。沈阳生态所土壤化学组依托额尔古纳森林草地过渡带生态研究站2014年5月建立的草地氮添加试验平台（尿素，10 g N^-2 yr^-1，δ¹⁵N = -3.4‰），系统研究了5个优势植物¹³C与¹⁵N、土壤有效氮（NO₃^-、NH₄⁺及DON）¹⁵N的自然丰度，及其对氮添加的响应规律。研究发现，氮添加对各优势植物物种δ¹³C无显著影响，而植物群落水平混合凋落物的δ¹³C下降，指征氮添加提升了羊草（¹³C贫瘠物种）的生物量占比。无外源氮添加下，优势物种与土壤微生物分别偏好吸收NO₃^-与DON（通过δ¹⁵N接近程度判别）；氮添加导致优势物种与微生物的δ¹⁵N下降，与δ¹⁵N-NO₃^-的数值接近且变化趋势一致，而与δ¹⁵N-NH₄⁺、δ¹⁵N-DON变化趋势相反，表明氮添加使植物与微生物的氮偏好趋同于NO₃^- （图1）；此外，氮添加使植物生物量增加、微生物生物量下降，可能说明植物与微生物间氮竞争加剧。
上述结果以Natural abundance of ¹³C and ¹⁵N provides evidence for plant-soil carbon and nitrogen dynamics in a N-fertilized meadow为题于2021年3月在线发表在Ecology上。土壤化学组王汝振副研究员为论文的第一作者，姜勇研究员为通讯作者。该研究得到国家自然科学基金面上项目（31770525、31870441）和中科院青促会人才项目等的资助。
图1 自然丰度¹⁵N指示氮添加影响草地植物-微生物氮偏好的概念框架