人工林营建是缓解木材供需缺口(木材生产)和气候变暖(增加碳汇)等问题的重要实现途径。然而，由于人工林树种单一造成其地力衰退，同时木材收获进一步加剧养分失衡，使得人工林普遍存在养分供应与生长需求不匹配的问题，严重制约其高效、稳定、可持续发展。同时，越来越多的证据表明人工林的养分循环与利用策略受林龄显著调控。氮素是温带森林生产力最主要的限制性养分元素，然而持续增加的大气氮沉降，正在重塑树木“从土壤获取”与“体内重吸收再利用”之间的平衡。长期以来，树木生长的氮来源通常被认为是两条路径：即根系从土壤中获取氮和叶片在衰老过程中的氮重吸收;而根系在衰老过程中的氮重吸收(root nitrogen resorption)往往被忽略，导致对树木氮来源核算与关键权衡关系的理解不完整。

针对这一科学问题，研究团队提出“树木氮经济三元框架”(triadicnitrogen economy)，将根系氮获取、叶片氮重吸收、根系氮重吸收三条路径纳入统一核算(图1)，并依托位于北半球最大的人工林种植基地(塞罕坝机械林场)的“河北塞罕坝人工林生态系统国家野外科学观测研究站”的不同林龄(幼龄林、中龄林和成熟林)华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)人工林长期(已15年)氮添加控制实验开展验证。研究发现三条路径之间的耦合关系会随林分发育发生方向性转变：在氮限制相对较弱的幼龄林，树木生长的氮利用策略表现为：根系氮获取与叶片氮重吸收、根系氮重吸收均呈权衡关系，而叶片氮重吸收与根系氮重吸收则呈协同关系。随着林分发育，成熟林表现为更强的氮限制，且根系氮获取的碳消耗成本更高，促使树木生长的氮需求由根系的“自主式”获取逐步转向与外生菌根真菌协作的“外包式”获取，并更依赖体内氮的重吸收。其氮利用策略表现为：根系氮获取与叶片氮重吸收、根系氮重吸收关系均由权衡转为协同。同样，叶片氮重吸收与根系氮重吸收呈协同关系(图2)。

该研究将根系氮重吸收纳入树木氮经济的核心核算单元，指出林分发育阶段是调控三条氮供应路径权重与耦合结构的关键因子，为在持续氮沉降背景下更准确预测森林氮素循环及其对碳汇过程的影响提供了新的机制框架;同时也指出未来需要进一步发展以“通量”为基础的综合核算方法，将不同途径的相对贡献转化为可比较的定量权重，从而提升模型预测能力。相关研究成果以“Root resorption completes the tree nitrogen economy:evidence from a 15-yr nitrogen addition experiment across stand ages”为题，于2026年2月发表在《New Phytologist》。中国科学院沈阳应用生态研究所特别研究助理宁石杰为第一作者，闫涛研究员为通讯作者;朱教君研究员给予重要指导。该研究得到了国家自然科学基金重大项目(32192435)、面上项目(32171762)和防护林工程与荒漠化防治内蒙古院士工作站等的资助。

图1 树木氮经济三元框架概念图

图2 氮经济三元关系随林分发育转变图