全球变暖会刺激土壤微生物分解有机碳，形成碳-气候正反馈，加剧温室效应。微生物碳利用效率（CUE）是决定土壤碳收支的核心指标，但升温条件下微生物能否发生代谢适应、树种多样性如何调控该过程长期存在争议。喀斯特区域钙富集土壤碳循环调控机制独特，是解析该科学问题的理想研究平台。近日，中国科学院亚热带农业生态研究所环江喀斯特生态系统观测研究站李德军研究员团队依托广西木论天然树种多样性梯度平台，结合长达一年恒温培养与¹⁸O-H₂O同位素示踪技术，系统阐明高树种多样性可从呼吸、同化两条路径缓冲气候变暖带来的土壤碳损失，完整解析多层级内在调控通路，相关成果发表国际顶尖综合期刊《Advanced Science》。第一作者段鹏鹏副研究员、硕士研究生叶长青为第一作者，论文标题为High Tree Species Diversity Promotes Thermal Enhancement Response of Microbial Carbon Use Efficiency。

        研究依托广西木伦国家级自然保护区天然次生林多样性梯度样带（香农多样性指数0.65–3.46），设置21℃降温、25℃常温、29℃升温三组模拟气候处理，开展365天长期土壤恒温培养；每周定量添加葡萄糖消除底物耗竭干扰，借助¹⁸O-H₂O同位素示踪精准区分微生物呼吸与生物量生长；同步测定土壤矿物组分、有机质分子结构、胞外酶活性、微生物群落高通量测序与菌群共发生网络，结合随机森林、结构方程模型系统解析调控机制。

        研究结果表明，升温环境下高树种多样性一方面显著增强微生物呼吸与生长的补偿热适应，大幅削弱升温带来的CO₂释放；另一方面强化CUE升温提升效应，更多碳固定进入微生物生物量。沿多样性梯度，q_Growth、q_Respiration的MAR显著上升（MAR＞0代表代谢抑制），CUE的MAR显著负值（负值越大代表同化效率提升越明显）。机制分析显示高树种多样性会降低土壤有机质矿物保护、提升底物可利用性，减少微生物胞外酶消耗；微生物策略向r策略细菌转变，同时提升菌群种间竞争强度；资源供给、生活史策略、种间互作共同构成完整调控链条。结构方程模型证实，土壤有机质稳定性是连接树种多样性与微生物热适应的核心中间因子，该机制在升温、降温情景下均稳健成立。

        本研究打破过往仅关注微生物呼吸单一适应的研究框架，提出“树种多样性双重缓冲土壤碳流失”全新理论：高多样性森林通过降低有机质矿物束缚、重塑微生物群落竞争格局，实现升温下少排放、多固碳。该成果完善喀斯特森林微生物热适应理论体系，修正单一矿物固碳传统认知，证明营造多物种混交林是提升生态系统气候韧性、实现基于自然碳中和的有效路径，为亚热带、喀斯特区域森林生态修复与地球系统碳循环模型优化提供关键理论支撑。

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高树种多样性促进微生物碳利用效率的热适应的概念框架图

（侯新雨    撰稿）