南京农业大学土壤生态学团队受邀在Rhizosphere发表观点论文,迈向统一的性状空间——连接植物、土壤生物与土壤碳循环

近日，土壤生态学团队在期刊Rhizosphere上受邀发表题为“Towards a unified trait space: connecting plants, soil organisms and soil carbon cycling”的观点论文，提出了一个连接植物、土壤生物与土壤碳循环的“统一性状空间”概念框架，强调了植物与土壤生物通过多维的性状–策略维度形成跨界协同，并进一步调控土壤碳流与碳库变化。这不仅将团队此前提出的一维跨界经济谱框架拓展为涵盖快–慢经济谱和繁殖维度的二维性状空间，也为理解和预测全球变化背景下生态系统动态变化提供了新的理论视角。

性状是连接生物多样性与生态系统功能的重要桥梁。过去几十年，植物功能生态学已经形成较为成熟的理论体系，例如叶片经济谱、根系经济空间以及植物形态与功能全球谱等。这些研究揭示了植物在生长、存活和繁殖等方面的关键策略维度。然而，相较于植物，土壤生物的性状生态学研究仍处于发展阶段。越来越多的研究表明，土壤微生物、线虫、弹尾虫、螨虫、蚯蚓和蚂蚁等不同类群的性状权衡和协同关系，也可以被归纳到若干生态策略维度中，并与植物策略形成对应关系。例如，快–慢经济谱反映了生物在资源获取、组织构建和周转速率之间的权衡；繁殖维度则反映了生物在繁殖投入、繁殖速率和生活史策略上的差异。

生态系统功能同样可以通过生态策略框架进行解读，因为生态策略最初即旨在揭示生态系统运行的内在机制。基于这一思路，土壤碳循环可从两个关键维度进行理解：一是碳流，反映碳在生态系统中的周转速率和交换过程；二是碳库，反映土壤对碳的储存和保持能力。植物和土壤生物之间存在紧密的跨界协同关系，二者可以被视为一个生命共同体，其跨界性状–策略维度决定了土壤碳的输入、转化和稳定过程。基于植物与土壤生物的跨界生态策略维度以及土壤碳循环的关键维度，本文将植物、土壤生物和土壤碳循环整合到同一个生态策略框架中，提出了“统一性状空间”的理论框架。

图1. 整合植物、土壤生物和土壤碳循环的统一性状空间

统一性状空间不仅具有理论意义，也为基于自然的生态恢复提供了新的应用思路。在生态恢复过程中，不同恢复阶段往往对应不同的生物策略组合。早期恢复阶段可能由快速生长、繁殖的物种主导，生态系统表现出较快的碳流和较小的碳库；随着恢复进程推进，缓慢生活史植物和大型、长寿命土壤生物逐渐增加，可能促进碳周转减缓和土壤碳库扩大。因此，从统一整合的视角进行恢复监测与管理，有助于更精准地评估恢复成效，并提升生态系统的碳汇功能和稳定性。文章进一步指出，未来统一性状空间的发展需要整合多尺度、高分辨率数据，并结合人工智能、遥感监测和生态模型等新技术手段。

图2. 统一性状空间支持多重效益的重要性

总体而言，本文提出的统一性状空间框架，将性状生态学从单一类群的研究路径，推进到植物、土壤生物和土壤碳循环协同整合的新阶段。这一框架有助于揭示生态系统组分、环境梯度和生态系统功能之间的复杂联系，有望发展成为预测生态系统动态、评估生物多样性–生态系统功能关系、指导生态恢复和应对全球变化的重要工具。

兰州大学青年研究员张崇哲为第一作者，刘满强教授为通讯作者；南京农业大学土壤生态实验室的陈小云教授参与了该项工作。研究得到国家自然科学基金（42177286, 42477322）和甘肃省科技计划（24RCKB002）共同资助。

前期相关工作：

张崇哲，陈小云，贺纪正，胡锋，刘满强. 植物-土壤生物跨界连续体：解析生态系统功能的新视角. 中国科学：生命科学. 2026. doi.org/10.1360/SSV-2025-0190

Cheng S, Xue W, Gong X, et al. Reconciling plant and microbial ecological strategies to elucidate cover crop effects on soil carbon and nitrogen cycling. J Ecol, 2024, 112: 2901-2916.

Sun J, Zhang C, Yu D, et al. Responses of invertebrate traits to litter chemistry accelerate decomposition under nitrogen enrichment. Soil Biol Biochem, 2024, 198: 109572.

Zhang C, Wright I J, Nielsen U N, et al. Linking nematodes and ecosystem function: a trait-based framework. Trends Ecol Evol, 2024, 39: 644-653.

Zhang C, Zhu T, Nielsen U N, et al. An integrated fast–slow plant and nematode economics spectrum predicts soil organic carbon dynamics during natural restoration. New Phytol, 2025, 245: 2467-2479.

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.rhisph.2026.101357