科学通报 | 福建师范大学吴福忠教授团队解析全球尺度上非叶凋落物氮磷化学计量特征及调控因素

近日，福建师范大学吴福忠教授团队在《科学通报》发表了题为“全球尺度上非叶凋落物氮磷化学计量特征及调控因素”的研究论文，系统分析了全球尺度上树皮、枝、花、果、根、茎和倒木等非叶凋落物的N、P含量及N:P比，评估了植物功能类型和环境因子对其的调控作用，揭示了非叶凋落物化学计量的器官间差异与环境驱动，以期为陆地生态系统养分循环研究提供数据支撑。

凋落物作为陆地生态系统物质循环与养分再分配的重要载体，其初始化学计量特征不仅直接调控后续的分解过程，同时对土壤肥力、微生物活动及生态系统的初级生产力具有重要影响。作为凋落物的重要组成部分，非叶凋落物（如树皮、枝、花、果、根及倒木等）在凋落物总产量中所占比例可高达40%以上，直接参与生态系统碳和养分循环，同时是腐食性动物的重要食物来源，也为土壤动物提供栖息地。不同类型非叶凋落物在形态结构、组织密度及养分含量上具有显著差异，因此在分解速率、养分释放以及与土壤养分循环的耦合关系中发挥不同作用。一般而言，树皮、枝、倒木等非叶凋落物组织结构普遍更加木质化、密度更高，并含有更多防御性化合物（如木质素、单宁），这些特征可能导致其氮（N）、磷（P）等养分元素含量远低于凋落叶，但凋落花往往表现出相反的特征。同时，由于植物在不同器官中的养分分配遵循的生态策略存在差异，非叶凋落物养分化学计量特征的调控因子也可能与凋落叶存在差异。尽管已有研究对凋落叶N、P等养分元素的初始化学计量特征及其在全球尺度上的驱动因素进行了全面的探讨，但关于非叶凋落物的系统定量评估仍然不足。因此，进一步探讨全球尺度上非叶凋落物初始化学计量特征及其调控因素，不仅有助于深入理解其自身的分解动态，也是全面准确评估凋落物（叶与非叶）对土壤养分输入和碳循环的关键内容。

本研究基于已发表数据的整合，构建了全球尺度上树皮、枝（Ø＜2 cm）、花、果、根、茎（Ø: 2−10 cm）及倒木（Ø≥10 cm）等非叶凋落物N、P含量及N:P比的综合数据库，涵盖多个植物器官、气候与环境梯度。通过线性混合模型系统分析了非叶凋落物N、P含量和N:P比的特征及调控因素。同时，采用模型选择策略（AICc）筛选出关键调控因子，并识别不同类型非叶凋落物之间的异同。研究表明：（1）非叶凋落物N和P含量及N:P比的边际均值范围分别为0.36%–1.49%、0.05%–0.13%和12.3–19.4，其中功能性组织（如花、果）的N和P含量显著高于结构性组织（如茎和木质残体）；（2）植物分类群、叶型和菌根类型均显著影响N、P含量及N:P比，被子植物、阔叶植物和丛枝菌根（AM）植物的数值整体上分别高于裸子植物、针叶植物和外生菌根（ECM）植物；（3）在环境驱动因素中，土壤全磷（TP）、全氮（TN）和微生物量碳氮比（MBC:MBN）是调控不同类型非叶凋落物N、P化学计量特征的关键因子。

图1本研究中涉及的非叶凋落物氮磷含量及化学计量比研究样点全球分布图（a）及全球尺度上不同类型非叶凋落物氮（b）、磷（c）含量及其比值（d）特征。

这些研究结果与凋落叶N、P化学计量特征及驱动机制在全球尺度上的趋势表现出一致性，但非叶凋落物的变异范围更大，且受器官功能属性、结构组成及环境背景的综合影响，在养分释放速率与时空动态上具有独特的生态角色。综上，本研究通过在全球范围内对非叶凋落物的N、P化学计量特征及其调控因素进行了系统量化，不仅弥补了以往研究多聚焦于凋落叶的不足，也为全面认识不同类型（叶与非叶）凋落物在养分归还与循环过程中的作用提供了数据支撑，为改进陆地生态系统养分模型提供了关键参数和理论依据。

福建师范大学地理科学学院、碳中和未来技术学院吴福忠教授团队硕士生张馨宁为本文第一作者，彭艳研究员为通讯作者。相关研究得到了国家自然科学基金（32201342、32271633、32471713 ）的资助。

文章信息

张馨宁，吴福忠，岳楷，等.全球尺度上非叶凋落物氮磷化学计量特征及调控因素. 科学通报, 2026.

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

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