不同气候条件下植物多样性与土壤碳储存之间的复杂关系

sanjoykumar477

植物多样性在塑造生态系统方面发挥着至关重要的作用，影响着从生产力到土壤有机碳 (SOC) 储存的方方面面。虽然许多研究已经检验了植物多样性对 SOC 的影响，但其中大多数都依赖于受控的生物多样性实验。

这些实验存在局限性，例如持续时间短和受控的非生物因素，可能无法完全捕捉植物多样性与 SOC 存储之间的复杂关系。相比之下，现实世界的生物多样性梯度经过数千年的发展，可以为生物多样性与生态系统功能之间的相互作用提供有价值的见解。

研究植物多样性和 SOC
进行了一项全面的研究，以探索植物多样性和土壤有机质在各种气候条件下（特别是草原）之间的关系。该假设认为，植物多样性通过影响植物生物量和输入土壤的有机质，对 SOC 含量产生积极影响。此外，预计这种关系在干旱的草原上比在潮湿的草原上更加明显。

该研究涉及六大洲的 84 个天然和半天然草原地点，代表 19 种不同的草原类型。在每个地点，平均检查了 30 个地块，这些地点是营养网络全球研究合作社的一部分，不受实验操作的影响。

植物多样性与植物多样性 植物生物质
与最初的假设相反，该研究并未发现 84 个草原的植物多样性香农指数与植物生物量之间存在显着相关性。这可能归因于植物多样性的抵消作用，它通过资源互补增加植物生物量，但也会因较大植物的遮荫而导致物种丧失。这一发现与之前的一项研究一致，该研究发现生产力和植物物种丰富度之间没有显着关系。

植物多样性和植物生物量之间不存在显着相关性，这意味 拉脱维亚手机号码列表 着植物多样性与 SOC 通过地上生物量输入土壤的速率无关。

植物多样性和 SOC 含量
与植物生物量相反，该研究发现所有 84 个地点的 SOC 含量与植物多样性香农指数之间呈正相关。

随着香农指数从 0 增加到 2.5，SOC 含量增加了 2.6 倍。植物多样性带来的 SOC 增加明显高于生物多样性实验中观察到的有限变化。这表明，由于 SOC 含量对植被变化的响应缓慢，在对照实验中植物多样性对 SOC 的真正影响可能被低估。



植物多样性可能通过有机质的质量，特别是碳氮比影响 SOC 含量。较高的植物多样性导致植物生物量较高的碳氮比，进而减慢分解速度。该研究的结果与凋落物分解研究相一致，该研究表明，向植物凋落物中添加氮会增加早期凋落物分解，说明碳氮比的作用。

木质素的存在因其复杂的结构而分解缓慢，也有助于在植物多样性高的地区提高 SOC 水平。这一结果与全球观察到的碳氮比与 SOC 含量之间的正相关关系一致。

植物多样性不仅影响碳氮比，还影响植物凋落物和土壤中有机化合物的多样性。多样化的分子库增加了土壤微生物的分解成本，因为它需要多种酶。因此，来自不同植物群落的多样化有机化合物库可能比多样化程度较低的有机化合物库分解得更慢，从而进一步影响 SOC 含量。此外，高植物多样性会导致高土壤微生物生物量和土壤聚集，从而促进 SOC 固存。

气候以及植物多样性和 SOC 的相互作用

研究发现植物多样性与 SOC 之间的正相关关系取决于气候。这种关系在年平均温度（MAT）较高、年平均降水量（MAP）较低和干燥指数较高的地区显着，但在凉爽和潮湿的地区则不显着。这种关系的强度随着 MAT 的降低、MAP 的增加和干旱指数的升高而减弱。

这种气候依赖性关系主要归因于香农指数与温暖和干旱地区土壤碳氮比之间的显着相关性。较高的土壤碳氮比导致有机质分解速率较低，因此这些地区的 SOC 含量较高。

所有 84 个地点的植物生物量与 SOC 含量呈正相关，但这种关系受到气候条件的影响。在 MAT 较高的地点更为明显，而 MAP 或干旱指数较低的地点 SOC 与植物生物量之间的相关性较弱。

干旱和凉爽地区似乎更多地受到分解速率的影响，而不是输入土壤中的有机碳，导致这些地区的植物生物量和有机碳之间缺乏显着的相关性。

与关注植物生物量的模型相比，通过碳氮比以及干旱度强调植物多样性和 SOC 之间关系的模型提供了更好的数据拟合。该模型强调植物多样性通过有机质质量影响土壤有机碳，而气候则起着至关重要的调节作用。

结论
总之，研究发现植物多样性与 SOC 含量之间存在正相关关系，在温暖和干旱的草原中观察到的影响最强。


与预期相反，研究表明植物多样性通过有机质质量（主要是碳氮比）影响SOC含量，而植物生物量与SOC相关，但与植物多样性无关。这项研究强调了生物多样性和生态系统过程之间关系的气候依赖性，并强调在研究这些相互作用时考虑气候条件的重要性，特别是在草地生态系统中有机碳储存的背景下。