祝贺！浙江农林大学合作最新Nature

增加土壤碳和氮储存可以帮助缓解气候变化和维持土壤肥力。大量的生物多样性操纵实验共同表明，高植物多样性增加土壤碳氮储量。然而，这种结论是否适用于自然生态系统仍有争议。

2023年4月26日，浙江农林大学/阿尔伯塔大学张小川（Scott X. Chang）及湖首大学陈汉（Han Y. H. Chen）共同通讯在Nature在线发表题为“Tree diversity increases decadal forest soil carbon and nitrogen accrual”的研究论文，该研究表明树木多样性可以增加十年森林土壤碳、氮的累积量。该研究探讨了树木多样性和土壤碳、氮积累在天然林之间的关系。该研究发现更大的树木多样性与更高的土壤碳和氮的积累有关，验证了生物多样性操作实验的推论。

具体而言，在十年尺度上，物种均匀度从最小值增加到最大值会使有机地层的土壤碳和氮分别增加30%和42%，而增加功能多样性会使矿物地层中的土壤碳和氮分别增加32%和50%。总之，该研究强调保护和促进功能多样性森林可以促进土壤碳和氮的储存，提高碳汇能力和土壤氮肥力。

森林土壤在储存大气中的二氧化碳方面发挥着重要作用，其储存的碳至少是活植物中的三倍。森林土壤中的碳储量在维持土壤肥力和调节全球气候变化方面至关重要。此外，土壤氮（N）储量对支持土壤氮循环和氮素有效性具有重要意义，从而推动森林生态系统的碳同化和植物生长。全球植物多样性正在迅速下降，导致生态系统功能退化，包括土壤功能。当地植物的生物多样性已被证明可以增加土壤碳和氮储量在几个生态系统的生物多样性，其中生物多样性以外的因素的变化很小，物种组成在物种丰富度水平内和之间随机组合和中性。然而，目前尚不清楚植物多样性与基于简化的生物多样性操纵实验的土壤碳和氮储量之间的这些正相关关系是否可以外推到复杂的、非实验性的天然森林生态系统。

在森林中，土壤C和N循环是相互作用的，既是树木多样性的原因，也是树木多样性的结果。在宏观生态学尺度上，树木多样性、树木生产力和土壤碳氮积累可能（共同）由气候因素等驱动因素决定。相比之下，较高的土壤碳和氮储量往往更频繁地出现在潮湿和较冷的地点，因为这些条件减缓了分解和矿化过程，而不是降低了生产力。在考虑或标准化气候影响后，由于生态位互补性增强，不同的树木群落应具有更高的生产力和更少的土壤氮损失。此外，多样性驱动的树木生物量固碳和氮保留的增加预计将随着时间的推移导致土壤碳和氮的更大积累（从而增强土壤肥力），因为地上和地下凋落物输入的增加。作为补充，更高的土壤肥力应该支持更多的生物量生产和更多样化的群落，因为很少有物种或功能群能够容忍天然林中极低的养分可用性。

树木多样性、气候和土壤条件对土壤碳和氮储量在矿质土壤层的年代际变化的影响（图源自Nature）

以前的研究报告了在非实验林的树木多样性和土壤C储量之间积极的、微不足道、甚至负面关系。这些不同的实证发现可能部分是由于当前与历史森林组成和多样性属性之间的潜在不匹配，因为当前的土壤碳储量可能带有数百至数千年历史植物物种组成的印记。与反映几个世纪以来长期净积累的土壤碳氮储量（池）相比，近几十年来碳氮储量的变化率（包括时间损失和收益的净变化）应更好地反映当前树木多样性和特性对土壤碳氮净循环的影响。然而，尚未对植物多样性和特性对土壤碳和氮储量变化的影响进行大规模评估。

总之，该研究表明通过促进树木的均匀性和功能多样性，可以显著增强有机和矿物层中的土壤碳和氮积累。这些发现在一定程度上证明了生物多样性操纵实验推论的有效性。并共同支持生物多样性在维持地球生态系统功能方面发挥重要作用的结论。该研究强调促进树木功能多样性不仅可以增加地上功能，还可以缓解全球气候变化并减少土壤退化。研究结果对于首次在空间尺度上证明树木多样性对土壤碳氮积累的长期影响，指导越来越多的利用森林固碳固氮具有重要意义。

https://www.nature.com/articles/s41586-023-05941-9