植物多样性与土壤中颗粒态与矿物结合有机质之间未（或少）被探索的关联

田地中植物多样性为什么重要

当我们想到应对气候变化时，森林和农田常被视为吸收二氧化碳的巨型“真空吸尘器”。但大量碳并不都停留在叶片或木材中；它最终隐藏在土壤里。本文探讨地表生长的植物种类数量与组合如何改变土壤能锁住的碳量以及该碳能保持多长时间。理解这些联系可以帮助农民、林业管理者和土地规划者将土壤转变为更强、更可靠的碳库。

我们脚下的两座隐蔽碳库

作者聚焦于两种主要形式的土壤有机质。一种是颗粒态有机质（POM），由可辨认的死根和落叶碎片组成，只被部分分解。POM 属于相对“快速”流动的碳：它可以迅速积累，但在有利于快速分解的条件下也会迅速流失。另一种是矿物结合有机质（MAOM），其中微小的有机碎屑附着在土壤矿物上或被封存在非常细小的土壤团聚体中。MAOM 倾向于将碳保存数十年至数百年。文章认为，要理解植物多样性如何塑造土壤总碳库，我们必须分别考察它对这两种截然不同库的影响，以及某一土壤距离形成 MAOM 的最大储存能力还剩多少空间。

多种植物如何改变土壤生命和碳流动

物种更丰富的植物群落通常在地上和地下产生更多生物量，向土壤输入更多凋落物和根系。多样的混合植被会在不同物种的化学物质相互影响分解者时减缓凋落物的分解，或在它们创造出更有利的湿度和养分条件时加速分解。与此同时，更丰富的根系和根系分泌物（活根释放的糖类及其他化合物）为更多且通常更具多样性的微生物和土壤动物提供养料。蚯蚓及其他“生物扰动者”将表层凋落物拉入更深层土壤，而微生物将植物物质转化为自身生物量，并在它们死亡后留下残留物，这些残留物可能成为 MAOM。通过这些途径，植物多样性不仅影响进入土壤的碳量，也影响碳的转化途径及最终去向。

土壤类型与未被利用的储存空间的重要性

相同的植物多样性变化并非在所有地方产生相同效果。作者提出，植物多样性对土壤碳的促进作用在那些渴求有机输入且仍有大量可用于形成 MAOM 的游离矿物表面的土壤中最强，例如新形成的土壤、退化的农田或更深的土层。在这些环境中，更具多样性的植被可以同时增加 POM 和 MAOM。在那些较老、碳含量较高且已接近其 MAOM 储存容量的土壤中，额外的植物多样性仍可能增加碳，但主要通过积累 POM 实现。此类情况下的增量较小且更易逆转，因为 POM 在环境变化时更容易快速损失。

更多多样性为何并不总等于更多碳

植物多样性也可能触发抵消部分收益的过程。通过稳定小气候——保持土壤更湿润、温度更均匀——它可能为微生物呼吸二氧化碳回到大气创造更有利的条件。来自根系和分解中凋落物的更多溶解有机质可以粘附在矿物上形成 MAOM，但也可能冲刷走旧的有机质，使其更易被分解。在寒冷且富含 POM 的土壤（如高纬或永久冻土区），变暖和为微生物创造更好条件可能使 POM 的损失速度超过 MAOM 的增长。因此，在这些情境中，植物多样性的增加可能导致储存土壤碳的增幅小于预期，甚至出现净损失。

对土地与气候管理的含义

文章总结认为，植物多样性是塑造土壤碳储量的有力杠杆，但其效应在很大程度上取决于土壤属性、气候以及剩余的可用储存能力。为设计有效的气候与土壤管理策略，科学家需要更多长期试验，分别追踪 POM 与 MAOM 在植物多样性、土壤类型和环境条件梯度上的变化。对非专业读者而言，核心信息很明确：保护和恢复多样的植物群落可以有助于构建更健康、碳更丰富的土壤——但前提是要与合适的景观类型相匹配并加以慎重规划。

引用: Angst, Š., Angst, G., Mueller, K.E. et al. Un(der)explored links between plant diversity and particulate and mineral-associated organic matter in soil. Nat Commun 16, 5548 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-60712-6

关键词: 土壤碳, 植物多样性, 生物多样性, 气候变化, 生态系统恢复