树种多样性通过重新配置土壤碳的稳定途径，从而影响其持久性

《Journal of Ecology》：Tree species diversity influences soil carbon persistence by reconfiguring stabilization pathways

增加树种多样性提升土壤有机碳储量并增强稳定性的机制研究，通过物理分组和宏基因组测序揭示矿物保护减弱但物理封存和微生物功能强化共同作用使碳矿化速率减缓。

　　

摘要

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1. 研究表明，增加树种多样性能够提升土壤有机碳（SOC）储量，但其对SOC稳定性的影响在气候缓解策略中仍是一个关键不确定因素。
2. 通过研究中国西南亚热带喀斯特森林的树种多样性梯度，我们利用物理分离技术、¹³C核磁共振光谱和宏基因组测序方法，揭示了SOC稳定机制的根本性变化。
3. 树种多样性增加时，总SOC含量上升，但矛盾的是，矿物结合态有机碳（MAOC）与颗粒态有机碳（POC）的比值却降低了——这一比值通常与较低的土壤稳定性相关。然而，SOC矿化速率也显著减缓。进一步分析表明，高树种多样性下的这种稳定性增强效应源于不同稳定途径之间的权衡：传统的铁/铝氧化物介导的矿物保护作用减弱，而两种替代机制得到强化：一是通过碳酸钙聚集增强对POC的物理保护；二是土壤微生物群落代谢类型向更高效的方向转变，降低了碳损失风险。
4. 总之，本研究表明树种多样性通过重新配置SOC稳定途径，强调了生态系统碳持久性是物理、微生物及特定环境因素动态相互作用的结果。这些发现提示，通过管理提升物种丰富度，可以同时增加森林碳汇的数量和韧性，为气候变化缓解提供可靠的自然解决方案。

摘要

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增加树种多样性对提升土壤有机碳（SOC）储量的积极作用已被证实，但其对SOC稳定性的影响仍存在争议。本研究通过分析中国西南亚热带喀斯特森林的树种多样性梯度，运用物理分离、¹³C核磁共振和宏基因组测序技术，深入探讨了SOC稳定机制的变化。研究发现：高树种多样性不仅增加了总SOC含量，还降低了矿物结合态有机碳（MAOC）与颗粒态有机碳（POC）的比值（这一比值通常与土壤稳定性相关）。尽管MAOC:POC比值下降，但高树种多样性地块的SOC矿化速率反而减缓。进一步分析显示，这种稳定性增强效应源于不同稳定途径的权衡：传统铁/铝氧化物介导的矿物保护作用减弱，而两种替代机制得到强化：一是通过碳酸钙聚集增强对POC的物理保护；二是土壤微生物群落代谢类型向更高效的方向转变。这些发现表明，树种多样性通过调整物理、微生物和矿物因素的相互作用，增强了森林土壤碳库的稳定性和韧性。管理高物种丰富度可为气候变化缓解提供有效的自然解决方案。

利益冲突声明

作者声明没有已知的利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。陈吉（Ji Chen）是《生态学杂志》（Journal of Ecology）的副主编，但未参与本文的同行评审和决策过程。

同行评审

本文的同行评审记录可访问：https://www.webofscience.com/api/gateway/wos/peer-review/10.1111/1365-2745.70288

数据可用性声明

本研究的数据可在Figshare平台获取：https://doi.org/10.6084/m9.figshare.29278532（作者：段等，2026年）