高山亚高山林线是响应气候变化和人类活动的敏感区域。在气候变暖背景下,大多数的地区观测到高山林线的上移,也有部分干旱地区观察到了林线的下移或者不变。然而,不同的林线具有不同树种,它们对环境变化的响应不尽相同,这可能会造成林线变化与气候变化的不匹配,对预测未来林线变化产生巨大挑战,这也是目前林线对气候变化响应研究的焦点之一。长白山林线过渡带位于我国高纬度高海拔地区,对气候变化响应敏感。在长白山西坡,落叶阔叶树种岳桦(Betula ermanii)主要分布在海拔1700m-2200m,而常绿针叶树种鱼鳞云杉(Picea jezoensis)主要分布在海拔1100m-1800m。随着气候变暖,它们的分布上限都发生了不同程度的上移。由于落叶阔叶和常绿针叶树种的生理存在差异,为我们研究不同林线树种生理对环境变化的响应及其对树种垂直分布的影响提供理想场所。因此,本文以长白山自然相邻的林线树种鱼鳞云杉和岳桦为研究对象,通过对它们各组织养分和非结构性碳水化合物(NSC)及土壤理化性质沿海拔梯度的测定,并对近百年来诸多学者关于高山林线研究成果的借鉴,探究它们对高山恶劣环境的适应策略和不同生长上限形成的原因。结果如下:(1)在高海拔恶劣环境下,鱼鳞云杉和岳桦碳储存和利用策略不同。鱼鳞云杉一年生叶片随海拔升高NSC、可溶性糖和淀粉浓度并未降低,而岳桦叶片NSC、可溶性糖和淀粉浓度随海拔升高显著降低。但是随海拔升高,无论可溶性糖浓度是否降低,岳桦一年生枝条、茎干、和细根都保持较高的淀粉浓度,而鱼鳞云杉一年生枝、茎干和细根可溶性糖和淀粉浓度随海拔升高具有相似的变化趋势。与鱼鳞云杉相比,生长于高海拔的岳桦一方面具有较高的可溶性糖/淀粉比值,其一年生枝条、茎干和细根主动储存NSC以应对高海拔恶劣环境;另一方面它还是矮曲林树种,生长于林线以上的岳桦可以通过改变自身形态来适应环境变化,这是岳桦可以分布到比鱼鳞云杉更高海拔的原因之一,未来气候变暖背景下,岳桦的响应可能比鱼鳞云杉更强烈。(2)鱼鳞云杉和岳桦养分生理对海拔变化的敏感性存在差异。其中,鱼鳞云杉一年生叶片和一年生枝条的氮浓度与一年生叶片钾浓度随海拔升高,都呈现双峰性变化,而岳桦各组织中氮磷钾浓度的变化趋势呈现单调或单峰型变化。树木组织中的浓度变化可以反映树木生理生长特点。随海拔增加,变化趋势越复杂,说明树木受海拔的影响越大。与鱼鳞云杉相比,岳桦组织养分浓度随海拔升高变化趋势比较简单,表明岳桦组织养分生理受海拔变化影响较小。(3)鱼鳞云杉和岳桦对土壤养分的需求存在差异。通过相关分析发现,岳桦组织生理变化只与土壤全磷的相关性较高,而鱼鳞云杉一年生叶片、一年生枝条与茎干氮磷钾和NSC含量与土壤养分均存在较高的相关性,说明岳桦受土壤养分的影响小于鱼鳞云杉。另外,鱼鳞云杉叶片氮磷比小于12,但是岳桦叶片氮磷比大于20,且随海拔升高显著增加,这表明处于高海拔的岳桦生理生长可能受磷元素供应的影响较大,而处于低海拔的鱼鳞云杉生理生长可能受氮元素供应的影响较大。在养分贫瘠的高山环境,鱼鳞云杉比岳桦对氮沉降的响应可能更强烈。综上所述,与鱼鳞云杉相比,岳桦具有较强的NSC储存和利用能力,且对高山贫养环境具有较强的适应能力,是岳桦分布上限高于鱼鳞云杉的原因。在高海拔低温条件下,岳桦对气候变暖的响应可能比鱼鳞云杉强烈;而在氮沉降增加的背景下,鱼鳞云杉的响应比岳桦更强烈。因此,未来关于高山林线和树种垂直空间分布形成和变化的研究,需要考虑不同树种的养分生理差异。