氮和磷是陆地生态系统植物生产力的主要限制元素。人类工农业活动引起的氮、磷等活性营养元素的输入显著改变了生态系统养分有效性。由于氮素输入的增长速率远高于磷，这种不平衡的氮磷输入可能导致土壤氮磷供应比例以及植物组织中氮磷含量的失衡，从而导致植物养分限制状况的改变。许多研究使用植物叶片氮磷比阈值（N:P<14为氮限制，N:P>16为磷限制，14<N:P<16为氮磷共同限制）作为指示植物养分限制状况转变的指标，并据此推测氮富集引起的氮磷比的增加意味着植物由氮限制转向磷限制或氮磷共同限制。然而这一推断的准确性仍缺乏实证证据。

近期，中国科学院沈阳应用生态研究所沙地与退化草地近自然恢复创新组群依托额尔古纳森林草原过渡带生态系统研究站氮磷添加实验平台量化了植物群落地上净初级生产力（ANPP）及叶片氮磷比对7~9年氮磷添加的响应。结果表明：单独氮添加使植物群落ANPP增加了120%，并导致群落叶片氮磷比由9.3增加到17.2。按照氮磷比阈值，这意味着氮添加后植物群落ANPP将受磷限制。然而，尽管磷添加降低了富氮植物群落的氮磷比，却并没有显著促进其ANPP的增加，表明氮添加并没有实际引起植物群落的磷限制。这一结果挑战了氮磷比指示植物养分限制状态的准确性。通过对植物叶片磷组分分配的进一步探索，研究发现尽管氮添加显著降低了叶片全磷含量，但对各磷组分的影响不尽相同：氮添加降低了代谢磷、脂质磷等储存性磷组分的含量，却增加了与生长更密切的核酸磷的含量。这一磷组分的再分配策略使得富氮植物群落能够在叶片全磷含量低、氮磷比高的情况下维持正常生长。

该研究为解释氮磷比指示植物养分限制状况的不确定性提供了新机制，并强调了磷组分分配在植物适应氮磷不平衡中的重要作用。相关结果以“Why leaf N:P is not reliable for diagnosing nutrient limitation of productivity: answer from leaf phosphorus fractions”为题发表在New Phytologist期刊。特别研究助理梁潇洒为第一作者，吕晓涛研究员为通讯作者。该研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目资助。

论文链接：https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.70893

图1 植物群落ANPP和叶片氮磷比对氮磷添加的响应

图2 植物群落叶片全磷(LP_T)及各磷组分(代谢磷LP_M, 脂质磷LP_L, 核酸磷LP_N, 残余磷LP_R)对氮磷添加的响应。