近日，Plant and Soil期刊以“Evolutionary history shapes plant elementome and biogeochemical niches in a forest-steppe ecotone”为题，发表了韩兴国/姜勇团队关于进化史塑造了森林-草原过渡带植物元素组和生物地球化学生态位的研究成果。

    生物地球化学生态位是根据植物物种的元素组成（元素组）估算其生态位，可为深入了解植物营养策略、群落组装和生态系统元素循环提供重要参数。有研究表明，一些陆地生态系统植物元素组符合生物地球化学生态位假说，但人们对于欧亚森林-草原过渡带生态区植物物种元素分布及其影响因子仍知之甚少。

        研究团队系统调查了中国东北部呼伦贝尔封闭林冠林、森林-草原过渡带、草甸草原的七个样区的生物地球化学生态位，测定了主要植物物种叶片10种大量和微量元素（C、N 、P、K、Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn）浓度，并结合不同生境土壤元素组成和土壤理化性质参数，研究了森林-草原过渡带植物元素组和生物地球化学生态位及其主导影响因素。研究发现，1）3种不同生境下植物物种叶片和土壤元素组差异显著；2）植物种间生态位分化取决于物种对不同元素的不对称性利用，反映了物种特有的生态策略，表现为种内生物地球化学生态位分化；3）林草过渡带不同植物物种具有不同的养分利用策略，物种通过扩大生态位占有率来提高它们在边际环境中的竞争力和生存率；在进化过程中，木本植物叶片中碳结构分子含量更高，碳与其他营养元素的比值也更高，以增强木本植物的抗胁迫能力，这些结果可为林草过渡带生态区植物群落组装机制提供新见解。

 本研究通过量化呼伦贝尔森林-草原过渡带3种不同生境植物物种间叶片元素组成的显著变化，支持了生物地球化学生态位假说。研究表明，植物叶片元素组可以作为比较具有不同生命形式的物种之间生态位分化的通用和可量化的指标，植物物种特异性元素利用策略是促进欧亚森林-草原过渡带生态区物种共存的关键生态位分化过程。

        天津师范大学生命科学学院何鹏副教授为论文第一作者，河北大学生命科学学院姜勇教授为通讯作者，河北大学韩兴国教授、李迈和客座教授、王汝振研究员、刘贺永校聘研究员、天津师范大学马成仓教授、生态环境部南京环境研究所倪妍妍博士、西班牙全球生态研究所Jordi Sardans和Josep Peñuelas教授为论文的共同作者。本研究得到国家自然科学基金（32001147）等项目资助。

论文信息：He P, Ni YY, Sardans J, Ma CC, Liu HY, Wang RZ, Peñuelas J, Han XG, Jiang Y*, Li MH. 2025. Evolutionary history shapes plant elementome and biogeochemical niches in a forest-steppe ecotone. Plant and Soil, Doi: 10.1007/s11104-025-07353-2

图1  中国东北（呼伦贝尔）森林-草原过渡带生态区景观

图2  土壤和植物叶片碳、氮、磷、钾元素组的示意图

图3 生境类型对植物叶片元素浓度的影响

图4  林草过渡带植物叶片中10种元素浓度和土壤中12种变量的主成分分析

图5 沿系统发育绘制的每个物种的叶元素组和生物地球化学生态位

图6 贝叶斯系统发育线性混合效应模型模拟结果