土壤有机碳是森林生态系统最大的碳库，不仅决定土壤肥力与森林健康，更是缓解全球变暖、维持陆地碳平衡的核心载体。植物多样性通常能提升土壤有机碳储量，但相关研究结论长期存在争议：部分研究证实多样性促进固碳，部分显示无显著影响，也有研究提出多样性会加速土壤有机碳分解。矛盾结论的核心原因在于，多数研究未考虑气候条件对多样性与土壤有机碳关系的调控作用，缺乏全球尺度、跨气候带天然林的综合验证。因此，明确树木多样性–土壤有机碳关系如何随气候变化，成为全球变化背景下预测和提升森林生态系统固碳能力的关键科学问题。
针对上述科学问题，中国科学院植物研究所森林生态系统功能与修复研究团队基于中国森林生物多样性监测网络（CForBio）和全球森林动态样地网络（ForestGEO），整合了涵盖温带、亚热带和热带地区15个长期监测的天然森林大样地的全球数据集，揭示了跨气候带的样地内以及样地间植物多样性与土壤有机碳之间的关系及其对气候条件的响应。研究发现，样地间的植物物种多样性与土壤有机碳之间存在正相关关系。植物物种和功能多样性与土壤有机碳之间的关系在气候更寒冷和干旱的地区增强。低温和干旱环境会显著降低微生物活性，碳输入土壤后不易分解，形成“碳易存、生长难”的环境。而树木多样性恰好解决“生长难”的问题：高多样性群落形成更复杂的林冠结构，缓冲极端微气候，促进植物生长，增加碳输入。同时，在寒冷干旱地区，树木竞争减弱，互补效应增强，群落生产力得到提升，进而增加土壤碳输入。与之相反，在温暖湿润地区，微生物的高分解速率抵消了多样性带来的碳输入，弱化了多样性效应对土壤有机碳的促进作用。
这一发现厘清了“气候条件—分解速率—植物多样性驱动的碳输入—土壤有机碳积累”的作用路径，揭示了植物多样性与土壤有机碳关系对气候条件的响应机制，研究强调在寒冷、干旱地区，保护和提高树种多样性对森林土壤碳库尤为重要。研究结果为理解植物多样性对增强碳固存和缓解气候变化的关键作用提供了重要的科学证据，也为通过植物多样性保护来应对气候变化、提升生态系统碳汇功能提供了重要的理论支撑。
该研究成果于近日发表于国际学术期刊New Phytologist。植物所已毕业博士研究生闫皓茹为论文第一作者，刘晓娟研究员为通讯作者。马克平院士、乌特列支大学Yann Hautier教授、苏黎世大学Bernhard Schmid教授、哥廷根大学Nathaly R. Guerrero-Ramírez博士以及中国森林生物多样性监测网络和全球森林动态样地网络15个样地的成员参与了上述研究。研究工作得到了国家自然科学基金和国家重点研发计划等项目资助。
文章链接：
https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.71242
研究涵盖样地信息概览
树木多样性与土壤有机碳关系对气候的响应
