Plant and Soil|我院彭少麟/周婷团队发现全球变化昼夜增温背景下植物-土壤系统养分分配策略适应机制

全球气候变暖背景下，昼夜不对称增温现象对生态系统的影响日益受到关注。然而，目前我们对白天和夜间不同增温模式下，植物养分化学计量关系的差异化响应，以及其与地上生物量积累和地下养分循环之间的联系仍缺乏深入理解。阐明这一科学问题对于揭示生态系统如何通过养分分配策略适应全球变化具有重要意义。

通过白天和夜间不同增温模拟实验，研究系统揭示了植物-土壤系统在昼夜增温下C:N:P化学计量关系及植物生物量的变化模式。结果表明，所有增温处理均显著提高了植物生物量，同时降低了土壤C:N和C:P比。进一步分析发现，叶片C:N:P变化主要受磷含量驱动（Fig 1），而根系C:N:P变化则主要由氮含量调控（Fig 2），说明植物在不同器官间采用了氮、磷的不对称分配策略。

图1. 昼夜增温对狗尾草和牛筋草叶片C、N、P浓度及化学计量比的影响

Fig. 1. Effects of daytime and nighttime warming on the contents and stoichiometric ratios of C, N and P of leaves in Eleusine indica and Setaria viridis.

图2. 昼夜增温对狗尾草和牛筋草根系C、N、P浓度及化学计量比的影响

Fig. 2. Effects of daytime and nighttime warming on the contents and stoichiometric ratios of C, N and P of roots in Eleusine indica and Setaria viridi.

此外，土壤变量组更能解释地上生物量（AGB）的变异性，而根系变量组更能解释地下生物量（BGB）的变异性（Fig 3），这表明植物生物量对变暖的响应将取决于土壤养分供给对变暖的响应能力，最终取决于植物能否从增加的养分供给中获益。这些结果强调了植物在气候变暖背景下通过氮磷不对称分配实现功能优化的适应策略，不仅有助于完善地球系统模型对碳氮磷循环的预测，还为热带与亚热带农业管理、生态系统保护和全球变化下的碳汇功能评估提供了理论参考。

图3. 叶片、根系和土壤因子对地上和地下生物量变异的相对贡献

Fig. 3. Relative contribution of leaf, root and soil factors to the variation of above- and belowground biomass based on hierarchical variation partitioning analysis, respectively.

该研究于2025年9月5日以“Effects of daytime and nighttime warming on C: N: P stoichiometry in leafrootsoil system and plant biomass”为题在Plant and Soil上发表，该研究是继我院周婷团队在Geoderma（2024年5月）发现全球变化昼夜增温下土壤微生物群落多样性变化的新模式后的又一成果。我院2023级博士生程炳衡为第一作者，周婷副教授为通讯作者，北京林业大学庾强教授参与了该项工作，我院研究生雷正艳、赵盼盼、张圆浩、袁前锋、吴卓忆和刘碧颖为共同作者，彭少麟教授对文章做出了重要贡献。该研究得到了广东省自然科学基金和南岭国家公园生物多样性综合调查等多个项目的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1007/s11104-025-07840-6