高寒针叶林是典型的氮限制生态系统。植物可通过多种途径提高地上养分利用效率、增强地下养分吸收来改善养分限制。然而，由于不同策略在能量需求、养分转化效率间存在较大差异，植物如何协调地上、地下不同养分适应策略以适应养分变化将对森林生态系统结构和功能稳定性产生重要反馈效应。但目前的研究多从地上或地下单一角度考虑，缺乏从地上-地下整体性的视角聚焦植物对限制性养分的适应机制，尤其对于自然环境梯度下植物地上-地下养分协调适应策略仍缺乏统一的认识。

基于此，中国科学院成都生物研究所尹华军研究团队以青藏高原东部高寒针叶林的典型树种—急尖长苞冷杉（Abies georgei）为研究对象，通过沿海拔梯度的统一采样，系统分析了叶片氮素分配与重吸收特征、根系氮获取性状及其与气候和土壤养分有效性的关系，探讨了地上养分保护与地下养分获取策略的协同关系及其驱动因素。研究发现，随着海拔升高，植物叶片的氮重吸收效率下降，并且将更多氮分配用于结构性物质的构建，表现出地上氮素保护能力的减弱；与此同时，根系从以高组织密度、较强氮矿化能力为特征的保守-强矿化型策略，向以高根氮含量、较低氮矿化能力为特征的快速获取-弱矿化型的策略转变。以上植物叶片和根系养分策略的协同变化受到气温和土壤氮有效性的共同驱动，体现出多变环境下植物地上-地下对限制性养分的协调适应性。本研究揭示了植物在复杂环境梯度下地上与地下养分策略之间的紧密协同关系，丰富了对于多变环境下森林养分维持机制的科学认知。

图1 冷杉叶片氮含量与氮重吸收效率沿海拔梯度的变化特征

图2 冷杉绿叶结构性物质生物量比例、结构性氮和非结构性氮含量沿海拔梯度的变化

图3 叶片氮利用策略与根系性状的关联及其环境驱动因素

图4 地上氮利用与地下氮获取策略沿海拔梯度协调模式的概念框架图

相关研究成果以“The synergistic strategy of leaf nitrogen conservation and root nitrogen acquisition in an alpine coniferous forest along an elevation gradient”为题，于近日在线发表于生态学领域国际权威期刊Plant and Soil（2025）上。论文第一作者为中国科学院成都生物研究所博士生杨涵，通讯作者为助理研究员张佩佩和西藏农牧学院张新军教授。本研究得到了国家自然科学基金项目、中国科学院“西部之光”交叉团队项目、西藏自治区科技计划项目和四川省自然科学基金的联合资助。

原文链接：https://doi.org/10.1007/s11104-025-07514-3