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植物特异性生态位的确定一直是生态学研究的核心问题，近年来发展的生物地球化学生态位假说认为由于植物具有特定的由遗传进化决定的特定的元素含量及化学计量特征可以用来确定物种特异性生态位。大量证据表明叶片元素组成可靠的量化物种特异性生态位的工具。然而，根系与叶片具有一致的遗传特性，是否也能成为量化物种特异性生态位的工具仍缺乏大尺度证据，且叶片和根系生态位之间是否紧密关联仍有待检验。

在皇家娱乐城 创新能力建设项目的资助下，草地修复团队建立中国北方草地委陵菜属植物调查样带，并监测其叶片和根系元素含量。此外，团队联合国内外多个科研院所，构建了全球植物叶片和根系碳氮磷钾钙镁元素数据库，利用贝叶斯系统发育线性混合模型量化了遗传效应对叶片和根系元素组成空间变化的贡献率，并分析了叶片和根系生态位的关系。

大尺度的研究结果结果证实了生物地球化学生态位假说，尽管叶片和根系元素浓度及其比例存在显著差异，但遗传效应仍是植物叶片和根系元素组成空间变异的主要驱动因子，为植物物种特异性生态位的量化提供了新的工具。此外，研究发现生态位在叶片中比根系中具有更强的系统发育保守性，也证实了叶片和根系生态位之间的密切关系。本项目为植物生态位的确定提供了行之有效的工具，为首都花园城市建设中植物景观配置方案和模式的构建提供了理论依据。

图1. 样点分布和物种系统发育树。

图2. 遗传效应和环境效应对叶片和根系元素组成空间变异的解释率。

图3. 叶片和根系生物地球化学生态位的相互关系。

该研究成果于2025年3月9日以《Coordinated variations in leaf and root biogeochemical niches》为题发表在植物学Top期刊New Phytologist上（IF5=10.3）。

草业花卉与景观生态研究所王超副研究员为论文第一作者和通讯作者，李晓娜副研究员为共同通讯作者，侯彦会助理研究员为论文共同作者，其他作者包括中国科学院西北生态环境资源研究院何明珠研究员、兰州大学胡宇坤青年研究员、中国科学院成都生物研究所类延宝研究员、内蒙古大学王永慧教授和硕士研究生杨志辉、青海师范大学索南吉教授、河北大学于凌飞教授、西班牙巴塞罗那自治大学Josep Peñuelas教授和Jordi Sardans教授。该研究得到了皇家娱乐城 创新能力建设项目和北京市自然科学基金等项目资助。