科研进展 | 国家生态科学数据中心在全球变化下中国森林叶片氮和磷长期动态及其驱动因素方面获新进展

• ：数据中心
        
• ：2025-04-24

      叶片氮（N）和磷（P）是维持植物生长和生态系统功能的关键营养元素，也是陆地生态系统中常见的限制性养分。叶片N:P反映了N和P在叶片组织中的相对平衡状态，常被用于判断植物的养分限制类型。叶片N和P之间的化学计量关系不仅揭示了植物对养分供需状况的响应机制，也在调控生态系统产力方面发挥重要作用。然而，在全球变化日益加剧的背景下，植物养分状态在时间尺度上如何响应多重环境因子的变化，仍缺乏全国尺度、长期观测的实证支持。

       中国科学院地理科学与资源研究所国家生态科学数据中心何洪林研究组，基于中国生态系统研究网络（CERN）2005-2020年间的监测数据，系统评估了中国温带与亚热带典型森林中50种优势树种叶片N和P浓度以及N:P的长期变化趋势，并探讨环境因子的驱动作用。这一研究成果于2025年3月发表在森林生态学领域知名期刊Forest Ecosystems。

       结果显示， 2005-2020年间，中国森林生态系统中优势树种的叶片N浓度整体相对稳定，而P浓度则显著下降（下降幅度达20.6%），从而导致叶片N:P持续上升（增幅为52.0%），反映出植物的P限制正在加剧。进一步从植物功能群来看，常绿阔叶树种的叶片P浓度降幅最大，达24.7%，其N:P升高幅度也最为显著（59.3%），表明该类树种面临的P限制问题尤为突出。

       中国优势树种叶片N和P化学计量的时间变化在区域尺度上呈现出显著的空间异质性。2005-2020年，呈温带森林叶片N、P浓度和N:P变化均不显著，相比之下，亚热带森林叶片N和P的化学计量特征表现出显著的变化趋势，是全国尺度叶片N:P上升的主要贡献区域，其中，亚热带东部地区的变化最为突出，其N:P的年增长率达到1.13（P < 0.05），表明亚热带东部地区植物面临的P限制正在不断加剧。

       研究进一步表明，环境因子通过多路径共同影响亚热带东部森林的叶片养分动态。其中，温度和降水升高促进叶片N浓度增加，而大气CO₂升高则会稀释叶片养分浓度。升高的温度和CO₂均显著降低叶片P浓度，是N:P上升的重要驱动因素。土壤有效P在多条路径中发挥中介作用：N沉降通过降低土壤有效P从而间接推动叶片N:P升高，而温度和降水则通过增加土壤有效P，在一定程度上缓解P限制。总体来看，叶片P浓度的下降对N:P变化的影响强于N浓度，升高的温度、CO₂浓度以及减少的土壤有效P，是驱动该区域森林叶片N:P升高的核心因素。

      该研究得到了国家自然科学基金项目（42030509）和国家科技基础资源调查专项（2021FY100705）的资助。国家生态科学数据中心何洪林研究员为通讯作者，中国科学院地理资源所博士生李晨溪为第一作者。

论文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S219756202500034X#sec8