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氮(N)和磷(P)在植物代谢过程中起着重要作用，而总非结构性碳水化合物(totalnon-structuralcarbohydrate.TNC)则表征着植物各器官储存可利用态碳的能力。随着全球和区域气候的变化，树木生长的环境在发生变化，植物器官中N、P和TNC浓度是否会随之改变?而改变又会反过来对土壤环境、对全球陆地生态系统物质循环产生怎样的影响?这些都是生态学家所关注的问题。此外，植物形态特征也能够帮助我们了解植物对环境变化的响应。但是，以往的研究均集中于地上器官，尤其是叶片，而地下细根形态对环境变化的响应的研究较为少见。了解环境变化中的树木在化学和形态特征上的响应不仅有助于我们了解植物本身的生理特性，也能为天然植被的保护提供参考。
内蒙古高原的东南边界属太平洋季风的北缘，植被类型属树木到草原的过渡带，是一个敏感的生态区，能够较好地表征植被对区域或全球气候变化的响应。本研究选取当地的两种优势树种白桦和白扦为研究对象，每个树种分别选取分布在一个降雨梯度上的3个研究样地。通过测定在降雨梯度上的同一个树种地上、地下各器官(分别为叶片、1-3级枝、树干、基部最高级根、1-6级根)的N、P和TNC浓度，以及细根(1-5级根)的形态特征(包括直径、长度、根尖分枝比和1级根共生真菌侵染率)，对这两种树木各器官间养分分布格局及与土壤水分和养分的关系作出分析，并建立细根形态特征与土壤水分和养分之间的关系。
结果表明：
1.在植物体内，N和P浓度呈现末端向基部递减的格局。在地上器官中，N和P浓度在叶片中最大，浓度从1级枝向3级枝递减，在树干处达到最小值；而对于地下各器官，基部最高级根中的N、P浓度最低，各级根中的浓度随着级数的减小而增加，在1级根中达到最大值。相比之下，TNC则呈现出离碳源越近浓度越高的格局。叶片中的TNC浓度最高，越靠近叶片的树枝的TNC浓度越高；在地下器官中，级数越低的细根TNC浓度越低。这种分布格局与各器官在树木生长过程中所起的同化、储存和吸收养分等生理功能相对应。
2.植物体各器官的N和P浓度与土壤水分和养分状况有一定的联系。样地间的养分水平差异显著，但是白桦大部分器官的N浓度在三个样地间没有显著差异，而白扦大部分器官的N浓度在样地间差异显著且变化趋势和土壤养分状况基本一致；白桦和白扦大部分器官的P和。rNC浓度在三个样地间也没有显著差异。此外，所有样地中的白桦和白扦叶片的N:P值均小于16。这些结果表明，在本研究中，白扦受到N限制，白桦和自扦均受到水分限制但不受P和C的限制。
3.细根形态特征随着土壤水分养分条件的变化而变化。突出地表现为两个树种1、2级根的分枝比在土壤养分浓度较高的样地中较大。就1级根的共生真菌侵染率而言，对于白桦，土壤养分浓度处于第二位的LH样地中的树木1级根的共生真菌侵染率最高；而对于自扦，共生真菌侵染率普遍较高，且在三个样地间没有显著差异。直径上，土壤水分养分条件对不同树种不同级别细根平均直径的影响不同。对于白桦，1、2级根的平均直径在全N、全P浓度较高的样地中较小，但3、4、5级根的平均直径较大；白扦的1、2级根的直径也在土壤全N、全P浓度较高的样地上较小，在较高级根中无此现象。长度上，土壤全N和全P浓度较低的样地中的白桦1、2、3级根和白扦1、2级根的长度较长；而白桦的4、5级根以及白扦的3、4级根的长度在三个样地间的差异不显著。
本文的研究结果表明，树木各器官养分浓度与器官的年龄，所承担的生理功能有密切联系。这些细致的养分分布格局有助于我们更为准确地估计生态系统物质循环的格局。此外，本研究发现研究区干旱和土壤氮素缺乏是制约树木生长的两个主要因子。如果该区域水分条件进一步恶化，有可能导致森林覆盖的进一步减少。