生态学家一直在努力寻找跨多个组织层次的复杂生命系统遵循的简单普遍规律。生物特征与身体大小的比例被认为是自然的基本规律。也就是说，一个特征变量和身体质量之间存在幂函数关系Y/Mα，其中标度指数(α)通常不等于1，表明异速标度关系。化学计量模型（New Phytologist | 四川农大徐振锋教授团队：全球218种木本植物根系碳氮化学计量的生物地理模式）在预测生物群对生物地球化学循环的贡献和解释由跨越所有生物组织水平的缩放规则支配的普遍生态现象方面发挥了核心作用。然而，先前的研究至少有两个重要方面限制了我们对植物化学计量学、生长和大小尺度的理解：先前的研究得出的结论主要基于种间尺度关系的“静态”比较，而种内尺度的时间(个体发育)模式却知之甚少;大多数研究都集中在木本物种的早期生长阶段，而不是高峰或终末生长阶段。

基于此，北京大学方精云院士团队（Science重磅 | 北京大学生态研究中心方精云院士团队揭示森林混交的增产效应及其机制；Ecology Letters | 方精云院士团队揭示长期氮添加对北方森林老龄林碳循环的影响；Ecology Letters最新 | 方精云院士团队揭示长期氮添加对北方针叶林土壤呼吸影响的时间动态；Ecology最新 | 方精云院士团队发布全球草地地上和地下净初级生产力数据库）以速生竹材为研究对象，探讨植物自身发育过程中元素化学计量、大小和生长的尺度规律。具体来说，解决了以下两个问题:(1)元素浓度(和含量)与植物质量之间的标度指数是否随植物生长而变化?(2)生长速率和养分生产力如何随植株大小变化，整个生长阶段新生长质量的化学计量表型是什么？研究发现：全株C含量与M含量、N含量与P含量呈等比缩放，N或P含量与M含量在两个生长阶段呈一般的3/4幂函数缩放。在整个生长阶段，相对生长速率、新生长质量中的N(和P)生产力与M的标度关系均呈-1幂函数下降。这些发现揭示了植物个体发育过程中化学计量异速的普遍性，并为理解生物圈中普遍存在的四分之一幂标度定律的起源提供了新的见解，而且通过生活史优化为植物异速生长的起源提供了另一种视角。诚然，还需要进一步的研究来确定在更广泛的植物类群中观察到的植物个体发生过程中的化学计量学模式。

图1 茎(a、C、e、g)和整株(b、d、f、h)的干质量和碳(C)、氮(N)、磷(P)浓度随茎龄的变化

图2 碳(C)、氮(N)和磷(P)浓度随茎质量(a、C、e)和整株质量(b、d、f)的标度关系。

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https://doi.org/10.1111/nph.19408