科學(xué)通報(bào) | 福建師范大學(xué)吳福忠教授團(tuán)隊(duì)解析全球尺度上非葉凋落物氮磷化學(xué)計(jì)量特征及調(diào)控因素

近日，福建師范大學(xué)吳福忠教授團(tuán)隊(duì)在《科學(xué)通報(bào)》發(fā)表了題為“全球尺度上非葉凋落物氮磷化學(xué)計(jì)量特征及調(diào)控因素”的研究論文，系統(tǒng)分析了全球尺度上樹皮、枝、花、果、根、莖和倒木等非葉凋落物的N、P含量及N:P比，評估了植物功能類型和環(huán)境因子對其的調(diào)控作用，揭示了非葉凋落物化學(xué)計(jì)量的器官間差異與環(huán)境驅(qū)動，以期為陸地生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)研究提供數(shù)據(jù)支撐。

凋落物作為陸地生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)與養(yǎng)分再分配的重要載體，其初始化學(xué)計(jì)量特征不僅直接調(diào)控后續(xù)的分解過程，同時對土壤肥力、微生物活動及生態(tài)系統(tǒng)的初級生產(chǎn)力具有重要影響。作為凋落物的重要組成部分，非葉凋落物（如樹皮、枝、花、果、根及倒木等）在凋落物總產(chǎn)量中所占比例可高達(dá)40%以上，直接參與生態(tài)系統(tǒng)碳和養(yǎng)分循環(huán)，同時是腐食性動物的重要食物來源，也為土壤動物提供棲息地。不同類型非葉凋落物在形態(tài)結(jié)構(gòu)、組織密度及養(yǎng)分含量上具有顯著差異，因此在分解速率、養(yǎng)分釋放以及與土壤養(yǎng)分循環(huán)的耦合關(guān)系中發(fā)揮不同作用。一般而言，樹皮、枝、倒木等非葉凋落物組織結(jié)構(gòu)普遍更加木質(zhì)化、密度更高，并含有更多防御性化合物（如木質(zhì)素、單寧），這些特征可能導(dǎo)致其氮（N）、磷（P）等養(yǎng)分元素含量遠(yuǎn)低于凋落葉，但凋落花往往表現(xiàn)出相反的特征。同時，由于植物在不同器官中的養(yǎng)分分配遵循的生態(tài)策略存在差異，非葉凋落物養(yǎng)分化學(xué)計(jì)量特征的調(diào)控因子也可能與凋落葉存在差異。盡管已有研究對凋落葉N、P等養(yǎng)分元素的初始化學(xué)計(jì)量特征及其在全球尺度上的驅(qū)動因素進(jìn)行了全面的探討，但關(guān)于非葉凋落物的系統(tǒng)定量評估仍然不足。因此，進(jìn)一步探討全球尺度上非葉凋落物初始化學(xué)計(jì)量特征及其調(diào)控因素，不僅有助于深入理解其自身的分解動態(tài)，也是全面準(zhǔn)確評估凋落物（葉與非葉）對土壤養(yǎng)分輸入和碳循環(huán)的關(guān)鍵內(nèi)容。

本研究基于已發(fā)表數(shù)據(jù)的整合，構(gòu)建了全球尺度上樹皮、枝（?＜2 cm）、花、果、根、莖（?: 2?10 cm）及倒木（?≥10 cm）等非葉凋落物N、P含量及N:P比的綜合數(shù)據(jù)庫，涵蓋多個植物器官、氣候與環(huán)境梯度。通過線性混合模型系統(tǒng)分析了非葉凋落物N、P含量和N:P比的特征及調(diào)控因素。同時，采用模型選擇策略（AICc）篩選出關(guān)鍵調(diào)控因子，并識別不同類型非葉凋落物之間的異同。研究表明：（1）非葉凋落物N和P含量及N:P比的邊際均值范圍分別為0.36%–1.49%、0.05%–0.13%和12.3–19.4，其中功能性組織（如花、果）的N和P含量顯著高于結(jié)構(gòu)性組織（如莖和木質(zhì)殘?bào)w）；（2）植物分類群、葉型和菌根類型均顯著影響N、P含量及N:P比，被子植物、闊葉植物和叢枝菌根（AM）植物的數(shù)值整體上分別高于裸子植物、針葉植物和外生菌根（ECM）植物；（3）在環(huán)境驅(qū)動因素中，土壤全磷（TP）、全氮（TN）和微生物量碳氮比（MBC:MBN）是調(diào)控不同類型非葉凋落物N、P化學(xué)計(jì)量特征的關(guān)鍵因子。

圖1本研究中涉及的非葉凋落物氮磷含量及化學(xué)計(jì)量比研究樣點(diǎn)全球分布圖（a）及全球尺度上不同類型非葉凋落物氮（b）、磷（c）含量及其比值（d）特征。

這些研究結(jié)果與凋落葉N、P化學(xué)計(jì)量特征及驅(qū)動機(jī)制在全球尺度上的趨勢表現(xiàn)出一致性，但非葉凋落物的變異范圍更大，且受器官功能屬性、結(jié)構(gòu)組成及環(huán)境背景的綜合影響，在養(yǎng)分釋放速率與時空動態(tài)上具有獨(dú)特的生態(tài)角色。綜上，本研究通過在全球范圍內(nèi)對非葉凋落物的N、P化學(xué)計(jì)量特征及其調(diào)控因素進(jìn)行了系統(tǒng)量化，不僅彌補(bǔ)了以往研究多聚焦于凋落葉的不足，也為全面認(rèn)識不同類型（葉與非葉）凋落物在養(yǎng)分歸還與循環(huán)過程中的作用提供了數(shù)據(jù)支撐，為改進(jìn)陸地生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分模型提供了關(guān)鍵參數(shù)和理論依據(jù)。

福建師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院、碳中和未來技術(shù)學(xué)院吳福忠教授團(tuán)隊(duì)碩士生張馨寧為本文第一作者，彭艷研究員為通訊作者。相關(guān)研究得到了國家自然科學(xué)基金（32201342、32271633、32471713 ）的資助。

文章信息

張馨寧，吳福忠，岳楷，等.全球尺度上非葉凋落物氮磷化學(xué)計(jì)量特征及調(diào)控因素. 科學(xué)通報(bào), 2026.

https://doi.org/10.1360/CSB-2025-5276

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