方精云研究团队提出植物养分平衡的“限制元素稳定性假说”

2011-7-5

北京大学城市与环境学院方精云院士领导的研究团队，日前完成了一项关于中国植物多元素地理格局及其生态驱动机制的研究。研究结果发表在国际著名生态学期刊Ecology Letters上（参见2011年6月22日Online Early View）。该研究在国际上首次定量、系统地分析了氮磷钾等11种植物化学元素的计量特征、大尺度地理格局及其生态成因，明确了气候、土壤和植物功能群对植物化学计量特征的相对贡献；在此基础上，提出了一种植物养分平衡假说—“限制元素稳定性假说”（Stability of Limiting Elements Hypothesis）。该假说认为，由于生理和养分平衡的制约，限制元素在植物体内的含量具有相对稳定性，其对环境变化的响应也较为稳定。该假说获得了包括土壤肥力和全球化肥使用量在内的多方面证据的支持。

该研究不仅揭示了大尺度环境梯度中植物所受的基本生态化学计量（养分平衡）的限制，也开辟了生物地球化学研究的一个新方向，提出了植物营养生态学研究的一种新方法。其研究方法和结果有望为推动创建更加完整、合理的基本生命化学元素的生物地球化学循环模型发挥作用，并有可能在植物生态学、植物营养诊断和生物多样性保护以及生态系统对全球变化的响应研究等多个领域得到应用和发展。

这项历时多年的研究，是该研究组在综合了侯学煜院士（1912-1991，我国近代植物生态学的创始人）等中国老一辈生态学家的早期研究，以及方精云研究组长期工作积累的基础上完成的。早在1995年，方精云教授在参加我国首次北极科学考察时就开始关注植物和环境中重要化学元素的分布及相互关系，发表过多篇关于北极环境中化学元素分布规律的文章。2005年他领导的研究小组在英国New Phytologist上发表关于中国氮、磷元素化学计量特征的论文，在学术界产生了较大影响，被认为是填补了全球生态化学计量学研究的空白(P. Reich, 2005)。之后，与该学院的贺金生教授等合作，对中国森林和草地的主要植物优势种的元素分布进行大范围的调查和分析，先后在国际刊物（如Ecology, New Phytologist, Oecologia, Ecography）上发表多篇重要论文，在国内外生产了较大影响。

日前发表在Ecology Letters上的这篇论文是至今最为系统的整合研究，涉及11种化学元素，1900多种植物，预期将在该领域产生长期和深远影响。论文的第一作者韩文轩博士是我校城市与环境学院的博士毕业生，现为中国农业大学副教授。美国和英国的科学家也参加了部分工作。本工作得到了国家自然科学基金及国家科技部的支持。

论文全文见：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1461-0248.2011.01641.x/pdf

Han WX, et al. 2011. Biogeography and variability of eleven mineral elements in plant leaves across gradients of climate, soil and plant functional type in China. Ecology Letters, doi: 10.1111/j.1461-0248.2011.01641.x

【注】 Ecology Letters是国际生态学领域最具影响力的学术期刊之一，其SCI影响因子在129种生态学期刊中排名第一（SCI影响因子15.3）。