植物物種多樣性支撐生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和基本功能，是開(kāi)展植被修復(fù)工程必須考慮的關(guān)鍵問(wèn)題。多項(xiàng)證據(jù)顯示，增加植物物種多樣性有助于改善生態(tài)系統(tǒng)的碳匯功能，因?yàn)樯鷳B(tài)學(xué)互補(bǔ)效應(yīng)可以促使植物群落吸收更多的大氣二氧化碳。由于碳、氮循環(huán)的緊密耦合，生態(tài)系統(tǒng)的碳匯能力和可持續(xù)性很大程度上還取決于土壤氮的有效性?，F(xiàn)有的研究表明，增加生態(tài)系統(tǒng)植物物種多樣性可以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(xiàn)出減少或保持不變的現(xiàn)象。這種不確定性極大的限制了我們對(duì)植物與土壤氮?jiǎng)討B(tài)關(guān)系的認(rèn)識(shí)。
為探討植物物種多樣性對(duì)土壤有效氮水平的影響機(jī)制，中國(guó)科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所李德軍研究員團(tuán)隊(duì)以西南亞熱帶喀斯特森林生態(tài)系統(tǒng)為研究對(duì)象，選取45個(gè)植物物種多樣性（香農(nóng)-威納指數(shù)）介于0.15至3.57的樣方開(kāi)展研究工作。結(jié)果表明，植物物種多樣性顯著提高了土壤有機(jī)氮礦化速率、硝化速率、微生物無(wú)機(jī)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。進(jìn)一步分析表明，土壤初級(jí)氮轉(zhuǎn)化速率受到土壤有機(jī)質(zhì)和微生物屬性的強(qiáng)烈影響。其中，土壤微生物量、微生物chiA基因豐度、細(xì)菌和古菌amoA基因豐度的增加是導(dǎo)致有機(jī)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(guān)鍵原因。而微生物無(wú)機(jī)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(jī)質(zhì)的積累密切相關(guān)。該研究強(qiáng)調(diào)了植物物種多樣性在調(diào)節(jié)土壤有效氮供應(yīng)方面具有關(guān)鍵作用，并揭示了背后的機(jī)理。這些發(fā)現(xiàn)可以納入到地球系統(tǒng)模型中，以更好地預(yù)測(cè)土壤氮可利用性水平和碳匯能力對(duì)植物物種多樣性變化的響應(yīng)。
上述成果得到了國(guó)家自然科學(xué)基金聯(lián)合重點(diǎn)項(xiàng)目（U21A2007）和廣西“八桂學(xué)者”項(xiàng)目的支持，并以Plant species diversity enhances soil gross nitrogen transformations in a subtropical forest, southwest China為題，發(fā)表在Journal of Applied Ecology上。
研究區(qū)位置和采樣點(diǎn)示意圖
植物物種多樣性對(duì)土壤無(wú)機(jī)氮含量及其轉(zhuǎn)化過(guò)程的影響