研究背景
在森林生态系统中，氮（N）和磷（P）是影响植物生长与养分循环的关键元素。树木获取养分主要依赖两种途径：一是通过细根从土壤中吸收，二是从衰老叶片中回收并再利用。前者代表外部获取，后者体现内部节约。二者之间的权衡，是植物维持养分稳态的重要策略。然而，在氮沉降增加和林分持续发育的背景下，不同林龄森林如何调整这种权衡，仍有待深入认识。
近日，山西农业大学郭晋平老师团队在《BMC Plant Biology》期刊上发表的论文对此进行了深入探讨。研究团队以华北地区重要树种——油松（Pinus tabuliformis）为对象，系统揭示了林分发育与氮沉降交互作用下，树木氮磷利用策略的动态变化规律。
图1.研究区域。
研究方法
研究在山西关帝山森林区孝文山林场开展，选取了42年、55年和65年三个林龄的天然油松林分，设置5个氮添加水平（0、5、10、15、20 g N·m⁻²·yr⁻¹），每个处理3次重复；
测量指标及数据分析：
不同组织（针叶、枝条、细根）的N、P含量及N:P 比；
养分回收效率（NRE）：从衰老针叶中回收N、P的能力；
养分获取能力（NAC）：细根从土壤中获取N、P的能力；
植物综合N:P比（INPS）：通过主成分分析整合针叶、枝条和细根的N:P比，反映植物整体的养分限制状况；
在该研究中，研究人员采用Smartchem 450全自动化学分析仪对植物和土壤中的TN和TP进行分析。该仪器通过先进的样品管密封技术，有效降低了样品蒸发和交叉污染的风险，同时减少了环境因素对测量参数的干扰，确保了分析结果的准确性和可靠性。
图2.油松林中三个不同林龄林分在五个氮沉积水平下的针叶 (a)、枝条 (b) 和细根 (c) 的N:P。
图3.对油松林3个不同林龄的5种氮沉积水平下N（a）和P（b）的NAC进行分析。
图4.华北油松林演替序列中氮磷养分再吸收效率（NRE-N:NAC-N (a)）和磷磷养分再吸收效率（NRE-P:NAC-P (b)）的变化。
图5. (a)、(b) 结构方程模型 (SEM) 揭示了潜在预测因子对营养利用、林龄和土壤化学性质对相应INPS的多变量影响。
表1.油松林绿叶、枝条和细根的稳态调节系数（1/H）
研究结果
氮沉降下油松林随发育呈渐进式氮限制；
林龄增加使油松更加依赖氮重吸收，而磷利用则表现为根系获取与叶片重吸收之间的补偿调节；
油松氮、磷利用策略权衡基于氮磷化学计量稳态；
氮重吸收是补偿林龄相关渐进式氮限制的关键机制；
结语
该研究揭示了华北油松林在林分发育过程中通过氮重吸收缓冲养分限制的适应机制，体现了树木在环境变化背景下的养分经济策略。未来，可结合长期氮沉降试验、更多林龄梯度及凋落物分解过程，进一步阐明森林养分限制的演变规律，为北方针叶林经营、养分管理和生态系统稳定性评估提供科学依据。
发表期刊：BMC Plant Biology【影响因子：4.8】
研究单位：山西农业大学
研究地点：山西关帝山森林区孝文山林场
使用设备：Smartchem 450全自动化学分析仪
DOI：https://doi.org/10.1186/s12870-026-08463-4