科學通報 | 福建師范大學吳福忠教授團隊解析全球尺度上非葉凋落物氮磷化學計量特征及調控因素

近日，福建師范大學吳福忠教授團隊在《科學通報》發表了題為“全球尺度上非葉凋落物氮磷化學計量特征及調控因素”的研究論文，系統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境因子對其的調控作用，揭示了非葉凋落物化學計量的器官間差異與環境驅動，以期為陸地生態系統養分循環研究提供數據支撐。

凋落物作為陸地生態系統物質循環與養分再分配的重要載體，其初始化學計量特征不僅直接調控后續的分解過程，同時對土壤肥力、微生物活動及生態系統的初級生產力具有重要影響。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）在凋落物總產量中所占比例可高達40%以上，直接參與生態系統碳和養分循環，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結構、組織密度及養分含量上具有顯著差異，因此在分解速率、養分釋放以及與土壤養分循環的耦合關系中發揮不同作用。一般而言，樹皮、枝、倒木等非葉凋落物組織結構普遍更加木質化、密度更高，并含有更多防御性化合物（如木質素、單寧），這些特征可能導致其氮（N）、磷（P）等養分元素含量遠低于凋落葉，但凋落花往往表現出相反的特征。同時，由于植物在不同器官中的養分分配遵循的生態策略存在差異，非葉凋落物養分化學計量特征的調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等養分元素的初始化學計量特征及其在全球尺度上的驅動因素進行了全面的探討，但關于非葉凋落物的系統定量評估仍然不足。因此，進一步探討全球尺度上非葉凋落物初始化學計量特征及其調控因素，不僅有助于深入理解其自身的分解動態，也是全面準確評估凋落物（葉與非葉）對土壤養分輸入和碳循環的關鍵內容。

本研究基于已發表數據的整合，構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比的綜合數據庫，涵蓋多個植物器官、氣候與環境梯度。通過線性混合模型系統分析了非葉凋落物N、P含量和N:P比的特征及調控因素。同時，采用模型選擇策略（AICc）篩選出關鍵調控因子，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含量顯著高于結構性組織（如莖和木質殘體）；（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）在環境驅動因素中，土壤全磷（TP）、全氮（TN）和微生物量碳氮比（MBC:MBN）是調控不同類型非葉凋落物N、P化學計量特征的關鍵因子。

圖1本研究中涉及的非葉凋落物氮磷含量及化學計量比研究樣點全球分布圖（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。

這些研究結果與凋落葉N、P化學計量特征及驅動機制在全球尺度上的趨勢表現出一致性，但非葉凋落物的變異范圍更大，且受器官功能屬性、結構組成及環境背景的綜合影響，在養分釋放速率與時空動態上具有獨特的生態角色。綜上，本研究通過在全球范圍內對非葉凋落物的N、P化學計量特征及其調控因素進行了系統量化，不僅彌補了以往研究多聚焦于凋落葉的不足，也為全面認識不同類型（葉與非葉）凋落物在養分歸還與循環過程中的作用提供了數據支撐，為改進陸地生態系統養分模型提供了關鍵參數和理論依據。

福建師范大學地理科學學院、碳中和未來技術學院吳福忠教授團隊碩士生張馨寧為本文第一作者，彭艷研究員為通訊作者。相關研究得到了國家自然科學基金（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計量特征及調控因素. 科學通報, 2026.

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

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