窒素の添加と落葉は、植物窒素の取り込みと土壌有機炭素分解の結果を伴う地下炭素配分を変化させます

草原の植物は、光合成に固定された炭素（c）のバイオマスと根茎の根元に固定された炭素（c）を割り当てますが、筋肉菌根菌（AMF）をサポートします。これらのC割り当て経路は、栄養素の除去を増加させる可能性がありますが、有機物の分解を強化することにより栄養素の採掘も増加させる可能性があります。草原の生態系の機能には重要ですが、方法論的制約により、これらのプロセスをフィールド条件下で測定する能力が限られています。13CO2および15Nパルス標識法を使用して、3年間のN施肥（0および40 kg N HA-1年1）の後の草原野外実験における根のバイオマス産生、根拡張、およびAMFコロニー形成への地下Cの割り当てを調べるために、落葉の頻度治療（「低」および「高」、年間3-4および6-8の放牧イベントがあり、中程度で激しい放牧を模倣し、それぞれ）。さらに、植物窒素（N）の吸収と土壌有機C（SOC）の分解の結果を定量化しました。窒素受精により、根茎堆積とAMFコロニー形成（63％と54％）が増加しましたが、根バイオマス（25％）が減少しました。落葉の頻度が高いと、AMFコロニー形成が増加しました（60％）が、根バイオマスと根粒術の両方が減少しました（35％と58％）。植物nの摂取は、N施肥と低下頻度なしで最も高く、根バイオマスと根の先端の数に積極的に関連していました。したがって、N供給が低く、光合成を通じてCを生成する能力が高い場合、根の生成と関連する根の先端への地下Cの割り当ては、土壌中のNを除去するために重要でした。対照的に、根粒堆積速度とSOC分解の速度との強い正の関係は、根粒堆積がSOCに閉じ込められた栄養素を植物を採掘するのに役立つ可能性があることを示唆しています。総合すると、この研究の結果は、N施肥と落葉の頻度によって影響を受ける地下C配分経路に、植物nの除去と鉱業に長期的な草原Cダイナミクスに重要な結果をもたらすことを示唆しています。

Grassland plants allocate photosynthetically fixed carbon (C) belowground to root biomass and rhizodeposition, but also to support arbuscular mycorrhizal fungi (AMF). These C allocation pathways could increase nutrient scavenging, but also mining of nutrients through enhanced organic matter decomposition. While important for grassland ecosystem functioning, methodological constraints have limited our ability to measure these processes under field conditions. We used 13CO2 and 15N pulse labelling methods to examine belowground C allocation to root biomass production, rhizodeposition and AMF colonisation during peak plant growth in a grassland field experiment after three years of N fertilisation (0 and 40 kg N ha-1 year-1) and defoliation frequency treatments ("low" and "high", with 3-4 and 6-8 simulated grazing events per year, mimicking moderate and intense grazing, respectively). Moreover, we quantified the consequences for plant nitrogen (N) uptake and decomposition of soil organic C (SOC). Nitrogen fertilisation increased rhizodeposition and AMF colonisation (by 63 % and 54 %), but reduced root biomass (by 25 %). With high defoliation frequency, AMF colonisation increased (by 60 %), but both root biomass and rhizodeposition declined (by 35 % and 58 %). Plant N uptake was highest without N fertilisation and low defoliation frequency, and positively related to root biomass and the number of root tips. Therefore, when N supply is low and the capacity to produce C through photosynthesis is high, belowground C allocation to root production and associated root tips was important to scavenge for N in the soil. In contrast, the strong positive relationship between the rate of rhizodeposition and SOC decomposition, suggests that rhizodeposition may help plants to mine for nutrients locked in SOC. Taken together, the results of this study suggest that belowground C allocation pathways affected by N fertilisation and defoliation frequency affect plant N scavenging and mining with important consequences for long-term grassland C dynamics.