在氮添加条件下，协调一致的叶片与根系生物地球化学生态位动态机制使得植物生长可预测性表现出差异

《Plant and Soil》：Coordinated yet allometric leaf-root biogeochemical niche dynamics underlies divergent growth predictability under N addition

氮沉降对亚热带Neolitsea polycarpa幼苗再生的影响及器官特异性生物地球化学 niche机制研究。通过两年氮添加实验，结合 stoichiometry分析、LDA niche分化策略和MLR模型，发现过量氮抑制幼苗生长。叶根 stoichiometry保持协调，但BN策略分化：叶通过精准 stoichiometry调节实现 niche分离，显著预测（54%-69%）株高和地径生长；根则保持功能冗余，niche重叠且与生长解耦。结论揭示了器官特异性 niche分化通过功能互补促进生长的机制，叶 stoichiometry 是预测幼苗生长的优越生物指标。

　　

摘要

目的

大气中的氮（N）沉降对亚热带森林的再生有着深远影响，然而关于特定器官的生物地球化学生态位（BN）机制——特别是叶片与根部之间的化学计量协调以及生态位分化如何共同影响氮富集条件下的幼苗生长表现——仍尚未得到明确解答。

方法

我们对亚热带地区的Neolitsea polycarpa幼苗进行了为期两年的氮添加实验，研究内容包括：（1）利用器官层面的碳（C）、氮（N）和磷（P）化学计量比来量化元素之间的协调关系；（2）运用线性判别分析（LDA）来表征不同器官的生态位分化策略；（3）通过多元线性回归（MLR）模型将特定器官的生态位特征与幼苗的基部直径和高度增长联系起来。

结果

过量的氮添加抵消了氮富集对幼苗生长的积极作用。尽管叶片和根部的碳氮磷化学计量比保持了紧密的异速生长关系，但不同器官的生态位策略在氮添加量变化时出现了显著差异。叶片的生态位特征对氮添加量变化非常敏感，在判别空间中表现出明显的生态位分离，并且能够很好地预测幼苗的生长情况——解释了54%的高度增长和69%的基部直径增长。相比之下，根部的生态位特征则表现出保守的功能冗余性，即在不同氮添加处理之间仍存在功能上的重叠，并且其功能与幼苗的即时生长结果脱钩。

结论

这些发现通过展示特定器官的生态位分化如何通过功能互补性来促进幼苗生长，从而推动了森林幼苗生态位理论的发展：叶片通过精确的化学计量调节优化生长，而根部则通过可塑性带来的功能冗余性确保幼苗的存活。本研究确立了叶片化学计量比作为预测幼苗生长表现的优秀生物指标，为评估全球氮富集条件下森林再生潜力提供了机制上的依据。