氮磷平衡对维持生态系统功能具有重要作用。植物的氮磷化学计量比（N:P）关系到生产力形成、养分循环等多重生态系统功能。植物可以在一定程度上调控自身体内氮磷平衡，但不同器官的稳态调节能力可能存在差别。根系贡献了温带草原总初级生产力的60%~70%，其氮磷化学计量特征及其稳态维持能力尚不清晰。已有研究证实，作为全球变化重要驱动力之一的氮素富集能够提高植物地上器官中的N:P，但尚不清楚根系会发生何种响应，这制约着全球变化背景下对氮磷生物地球化学循环的精准预测。

基于此，吕晓涛研究员等人依托本站的氮素化合物长期添加实验平台，系统探讨了草甸草原植物地上-地下器官N:P对氮素富集的响应特征。研究发现：植物地上器官和根系N:P均随氮素输入量呈非线性变化（图1），主要由各器官氮浓度的非线性响应驱动；根系N:P显著高于地上器官，且其氮饱和阈值（N_CR=39.0 g N m^-² yr^-¹）为地上部分阈值（N_CR=16.8 g N m^-² yr⁻¹）的2.3倍；根系N:P内稳性指数（H=6.25）低于地上部分（H=6.58），表明根系的N:P稳态维持能力更低。上述结果表明仅基于地上器官的传统研究可能低估了氮素富集引发的植物氮磷失衡程度。植物根系氮磷化学计量特征对氮素输入的响应与地上器官存在明显差别，这一点应该在生物地球化学循环模型中予以考虑。

该项研究以“Stronger response of plant N:P to nitrogen enrichment when considering roots”为题于2025年2月发表在Global Change Biology期刊。中国科学院沈阳应用生态研究所博士毕业生宁宇为第一作者，吕晓涛研究员为通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划项目等的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1111/gcb.70091

图1 氮添加对草甸草原植物氮磷化学计量特征的影响