全球氣候變化和人類活動干擾已經并且持續導致干旱半干旱地區原生植物群落的灌叢化（灌木多度相對于草本植物多度的增加）。引發灌叢化現象的木本植物多數為豆科植物，而這些豆科灌木可以通過根際共生固氮微生物固定大氣中的氮素，為生態系統提供更多的氮素輸入。豆科植物固定的氮素可以在豆科與非豆科植物之間相互傳遞。然而這種氮素傳遞在灌草之間能否存在,以及在不同草本植物之間存在怎樣的差異尚不清楚。因為豆科植物固定氮素往往產生貧化氮素（即15N低），通過測定植物氮含量與氮同位素，并結合空間位置信息可以為探索氮素傳遞機制提供證據。
中國科學院沈陽應用生態研究所張海洋博士在韓興國研究員指導下于錫林浩特定位研究站開展的研究中，通過測定三種共存禾本科植物在距離灌木不同距離（0到5米范圍內的7個不同距離）的地上植物組織中的氮濃度、氮同位素值和生物量來研究對豆科灌木小葉錦雞兒（Caragana microphylla）固定氮素的吸收和傳遞格局。我們發現，與參考植物（完全不受豆科灌叢影響）的氮素含量相比，三種草本植物在灌叢內部均吸收了灌木固定的氮素輸入而具有較高的氮含量，同時具有較低的氮同位素值。然而，空間氮素傳遞格局卻因物種而異。根莖禾草羊草可將其吸收的氮素傳遞給同種植株到5米范圍，而叢生禾草大針茅的氮素傳遞距離僅僅局限在灌叢內。同時，叢生禾草西伯利亞羽茅的氮同位素安全不受影響。我們結果表明根莖草可以吸收并傳遞更多的氮素，而叢生草則相對處于劣勢。豆科灌木同時還深刻影響原生草地群落的物種相對生物量：距小葉錦雞兒越近，羊草的相對生物量均顯著升高, 而西伯利亞羽茅和大針茅的相對生物量則降低。上述結果表明豆科植物與鄰近草本植物之間氮素傳遞依賴于草本植物的地下養分獲取機制，而通過固氮作用為生態系統引入更多氮素，豆科灌木將深刻改變了原生草地群落的物種組成。相關文章發表在 Oecologia 2016, 180: 1213-1222 DOI: 10.1007/s00442-015-3538-5。
該研究得到國家自然科學基金項目（No. 31270476, 41320104002, 31170433）支持。
