研究背景
陆地生态系统碳汇是应对气候变化的关键缓冲。基于自然的固碳方案通常认为高植物多样性可通过增加碳输入来促进土壤有机碳（SOC）固存。然而，高碳输入可能引发“激发效应”，即新鲜碳输入加速原有SOC分解，导致碳流失。当前的知识空白在于：植物多样性如何影响土壤碳激发效应尚存在争议且机制不明，尤其是其如何通过改变土壤矿物保护作用，并结合微生物能量学与生活史策略来调控激发效应，缺乏机制层面的验证。核心科学问题
本研究核心解决两个科学问题：(1)高树种多样性是否通过增加易利用底物和降低碳矿物保护来缓解微生物能量受限？(2)该环境变化是否驱动微生物群落向快速生长的产量型（Y策略）转变，进而抑制土壤碳激发效应？研究与分析方法
研究在亚热带森林选取45个树种多样性梯度样地（控制林龄、地形等条件）。采用13C同位素标记葡萄糖进行42天微宇宙培养以量化土壤碳激发效应；通过木质素酚测定及物理分组评估SOC化学抗性与矿物保护（如MAOC、钙/铁结合碳）。结合扩增子、宏基因组拼接（MAGs）及共现网络表征微生物功能基因、网络复杂度及生活史策略，并利用偏相关、随机森林和结构方程模型（SEM）解析其假设机制。主要研究结果
研究发现，高树种多样性显著抑制了土壤碳激发效应。随着多样性增加，SOC的化学抗性与矿物保护减弱，缓解了微生物能量受限。该能量格局的改变促使微生物群落重组：由分解复杂碳的资源获取型（A策略）向快速利用易利用底物的产量型微生物（Y策略）转变，导致难降解碳分解基因丰度下降，且共现网络更简单。此外，凋落物造成的高碳低磷化学计量特征促使微生物将能量偏向用于磷获取而非分解原生SOC。结论与研究不足
本研究提出了“生物多样性驱动的碳保守综合征”，证明高树种多样性不仅增加碳输入，更能通过重塑微生境、缓解微生物能量限制及改变微生物策略，从而抑制本底土壤有机碳分解。局限性：(1)仅聚焦0-10 cm表土，未探究深层土壤激发效应动态；(2)立足富钙喀斯特系统，在铁铝氧化物主导的酸性土壤中可能存在差异；(3)依赖MAGs分析主要捕捉了高丰度类群，可能忽视稀有微生物贡献；(4)横截面自然演替梯度观测难以彻底排除未知的历史环境干扰。
该研究于近期以“Tree Species Diversity Suppresses Soil Carbon Priming Effects in a Subtropical Forest”（https://doi.org/10.1111/ele.70400）为题在线发表于Ecology Letters期刊上。中国科学院亚热带农业生态研究所环江喀斯特生态系统研究站段鹏鹏副研究员为论文第一作者，杨馨逸副研究员为共同第一作者，李德军研究员为论文通讯作者，其它合作作者还包括英国利兹大学Andrew T. Nottingham博士、中国农业大学王超群教授、法国萨克雷大学Luiz A. Domeignoz-Horta博士、维也纳大学Wolfgang Wanek教授、浙江农林大学陈信力教授、浙江大学周煜琦博士、中国科学院亚热带农业生态研究所袁红朝研究员、杜虎研究员和王克林研究员。本研究得到国家自然科学基金(U22A202679, U24A20576, 42471076)、广西自然科学基金(2023GXNSFDA026039, 2025GXNSFAA069800)和广西八桂青年学者的资助。
图 1. 树种多样性抑制土壤激发效应及其主导驱动因子图 3. 微生物群落模块与网络结构沿树种多样性梯度的演变及其对激发效应的调控图 4. 微生物群落碳降解功能潜力的宏基因组学解析图 5. 结构方程模型揭示树种多样性调控激发效应的潜在路径图 6. 树种多样性抑制土壤激发效应的概念框架。高树种多样性可通过（i）降低矿物保护作用（即降低Ca-OC:POC和Clay:SOC比值）并减弱化学惰性（木质素含量更低），从而提高碳或养分对微生物酶的基础可利用性，进而减少原生SOC的激发分解。这使SOC中未受保护和化学活性较强的化合物更加可利用，从而缓解微生物的能量限制。因而，当新鲜易分解底物输入时，微生物用于驱动激发效应的能量激励减弱。（ii）多样且易利用的碳输入增加，会选择出生长迅速、以效率为导向的Y型策略微生物，它们更倾向于优先消耗新鲜底物，而非投入胞外酶机制去分解本底SOC。（iii）磷限制会促使微生物将能量分配给P获取酶，从而削弱其对SOC分解相关酶的投入。
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