植物物種多樣性支撐生態系統結構和基本功能，是開展植被修復工程必須考慮的關鍵問題。多項證據顯示，增加植物物種多樣性有助于改善生態系統碳匯功能。
現有研究表明，增加生態系統植物物種多樣性可提高土壤有效氮水平，但在部分案例中，土壤有效氮水平也可能隨著植物物種多樣性的增加呈現出減少或保持不變的現象。這種不確定性極大限制了業界對植物與土壤氮動態關系的認識。
中國科學院亞熱帶農業生態研究所研究員李德軍團隊以西南亞熱帶喀斯特森林生態系統為研究對象，選取45個植物物種多樣性（香農-威納指數）介于0.15至3.57的樣方開展研究工作。結果表明，植物物種多樣性顯著提高了土壤有機氮礦化速率、硝化速率、微生物無機氮同化速率以及凈氮礦化、凈硝化速率。土壤供氮能力的提高促使有效氮水平沿植物物種多樣性梯度顯著增加。
植物物種多樣性對土壤無機氮含量及其轉化過程的影響。受訪者 供圖
該團隊進一步分析表明，土壤初級氮轉化速率受到土壤有機質和微生物屬性的強烈影響。其中，土壤微生物量、微生物chiA基因豐度、細菌和古菌amoA基因豐度的增加是導致有機氮礦化速率、硝化速率沿植物物種多樣性梯度顯著增加的關鍵原因。而微生物無機氮同化速率的提高則與高植物物種多樣性背景下土壤有機質的積累密切相關。
據介紹，該研究強調了植物物種多樣性在調節土壤有效氮供應方面具有關鍵作用，并揭示了背后的機理。這些發現可以納入到地球系統模型中，以更好地預測土壤氮可利用性水平和碳匯能力對植物物種多樣性變化的響應。
上述成果得到了國家自然科學基金聯合重點項目和廣西“八桂學者”項目的支持，近日發表在Journal of Applied Ecology上。
相關論文信息：https://besjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/1365-2664.14407