來自北京大學城市與環(huán)境學院的研究人員日前完成了一項關(guān)于中國植物多元素地理格局及其生態(tài)驅(qū)動機制的研究。研究結(jié)果發(fā)表在國際著名生態(tài)學期刊《生態(tài)學快報》（Ecology Letters）上,。
領(lǐng)導這一研究的是北京大學城市與環(huán)境學院方精云教授,，其畢業(yè)于安徽農(nóng)學院林學系，2005年當選為中科院生物學部院士,，現(xiàn)為北京大學生態(tài)學系教授,、長江學者。任中國生態(tài)學會副理事長及美國生態(tài)學會主辦刊物Frontiers in Ecology and the Environment等國內(nèi)外多個學術(shù)刊物的副主編或編委,。
這項歷時多年的研究，是方精云研究組在綜合了侯學煜院士（1912-1991,，我國近代植物生態(tài)學的創(chuàng)始人）等中國老一輩生態(tài)學家的早期研究,，以及方精云研究組長期工作積累的基礎(chǔ)上完成的。早在1995年,，方精云教授在參加我國首次北極科學考察時就開始關(guān)注植物和環(huán)境中重要化學元素的分布及相互關(guān)系,，發(fā)表過多篇關(guān)于北極環(huán)境中化學元素分布規(guī)律的文章。2005年他領(lǐng)導的研究小組在英國New Phytologist上發(fā)表關(guān)于中國氮,、磷元素化學計量特征的論文,，在學術(shù)界產(chǎn)生了較大影響，被認為是填補了全球生態(tài)化學計量學研究的空白(P. Reich, 2005),。之后,，與該學院的賀金生教授等合作,，對中國森林和草地的主要植物優(yōu)勢種的元素分布進行大范圍的調(diào)查和分析，先后在國際刊物（如Ecology, New Phytologist, Oecologia, Ecography）上發(fā)表多篇重要論文,，在國內(nèi)外生產(chǎn)了較大影響,。
新研究在國際上首次定量、系統(tǒng)地分析了氮磷鉀等11種植物化學元素的計量特征,、大尺度地理格局及其生態(tài)成因,，明確了氣候、土壤和植物功能群對植物化學計量特征的相對貢獻,；在此基礎(chǔ)上,，提出了一種植物養(yǎng)分平衡假說—“限制元素穩(wěn)定性假說”（Stability of Limiting Elements Hypothesis）。該假說認為,，由于生理和養(yǎng)分平衡的制約,，限制元素在植物體內(nèi)的含量具有相對穩(wěn)定性，其對環(huán)境變化的響應也較為穩(wěn)定,。該假說獲得了包括土壤肥力和全球化肥使用量在內(nèi)的多方面證據(jù)的支持,。
這一研究不僅揭示了大尺度環(huán)境梯度中植物所受的基本生態(tài)化學計量（養(yǎng)分平衡）的限制，也開辟了生物地球化學研究的一個新方向,，提出了植物營養(yǎng)生態(tài)學研究的一種新方法,。其研究方法和結(jié)果有望為推動創(chuàng)建更加完整、合理的基本生命化學元素的生物地球化學循環(huán)模型發(fā)揮作用,，并有可能在植物生態(tài)學,、植物營養(yǎng)診斷和生物多樣性保護以及生態(tài)系統(tǒng)對全球變化的響應研究等多個領(lǐng)域得到應用和發(fā)展。
Ecology Letters是國際生態(tài)學領(lǐng)域最具影響力的學術(shù)期刊之一,，其SCI影響因子在129種生態(tài)學期刊中排名第一（SCI影響因子15.3）,。這篇發(fā)表在Ecology Letters上的論文是至今最為系統(tǒng)的整合研究，涉及11種化學元素,，1900多種植物,，預期將在該領(lǐng)域產(chǎn)生長期和深遠影響。本工作得到了國家自然科學基金及國家科技部的支持,。（生物谷Bioon.com）
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Ecology Letters DOI： 10.1111/j.1461-0248.2011.01641.x
Biogeography and variability of eleven mineral elements in plant leaves across gradients of climate, soil and plant functional type in China
Han, W. X.; Fang, J. Y.; Reich, P. B.; Ian Woodward, F.; Wang, Z. H.
Understanding variation of plant nutrients is largely limited to nitrogen and to a lesser extent phosphorus. Here we analyse patterns of variation in 11 elements (nitrogen/phosphorus/potassium/calcium/magnesium/sulphur/silicon/iron/sodium/manganese/aluminium) in leaves of 1900 plant species across China. The concentrations of these elements show significant latitudinal and longitudinal trends, driven by significant influences of climate, soil and plant functional type. Precipitation explains more variation than temperature for all elements except phosphorus and aluminium, and the 11 elements differentiate in relation to climate, soil and functional type. Variability (assessed as the coefficient of variation) and environmental sensitivity (slope of responses to environmental gradients) are lowest for elements that are required in the highest concentrations, most abundant and most often limiting in nature (the Stability of Limiting Elements Hypothesis). Our findings can help initiate a more holistic approach to ecological plant nutrition and lay the groundwork for the eventual development of multiple element biogeochemical models.
