研究显示,较高的树种多样性在增加总SOC含量的同时,降低了矿物结合态有机碳与颗粒态有机碳的比值(MAOC:POC)。尽管该比值的下降在传统理论中通常与稳定性降低相关,但实验观察到SOC的矿化率(分解速率)随多样性增加而显著下降,意味着碳的持久性反而得到了提升。具体而言,高树种多样性显著提高了SOC化学组分的均匀度,这种分子层面的复杂性为微生物分解创造了“底物限制”,从而抑制了生物降解。
通过物理分组、13C核磁共振、室内培养与宏基因组测序,研究团队揭示了树种多样性对SOC稳定机制的重构作用:传统的铁/铝氧化物介导的矿物保护作用在高多样性林分下有所减弱,但另外两种机制得到了加强。首先,在喀斯特生态系统中,碳酸钙(CaCO3)的聚合作用显著增强,通过物理封存有效地保护了生物化学性质复杂的颗粒态有机碳(POC);其次,微生物群落发生了功能重构,向更具合成效能的代谢类型转变,从而降低碳损失风险。这一成果已发表在《Journal of Ecology》期刊,第一作者为段鹏鹏副研究员,标题为Tree species diversity influences soil carbon persistence by reconfiguring stabilization pathways。
该研究揭示了树种多样性通过重构稳定化途径基本改变了土壤有机碳持久性模式:从静态矿物化学保护转向生物驱动的动态平衡。高多样性促进碳通过微生物合成途径快速转化为稳定残体,同时颗粒态有机碳在富碳酸钙基质中获得物理保护。这一双重策略增强了碳汇的韧性。

树种多样性介导的土壤有机碳(SOC)稳定范式重构
(张乐 撰稿)