树种多样性促进亚热带森林土壤暗微生物CO2固定速率及其对碳汇的潜在贡献

本研究揭示了亚热带森林树种多样性（TSD）通过调控微生物生物量碳（MBC）和革兰氏阳性菌丰度，显著提升暗微生物CO2固定（DMCF）速率（0.27 μg C g-1土壤/天），抵消6.16%土壤CO2排放。创新性发现极端CO2浓度（15%）下TSD与DMCF解耦现象，为森林碳汇管理提供新视角。

　　

Highlight

树种多样性驱动暗微生物CO₂固定（DMCF）对CO₂浓度的响应

回归分析显示，在2%和5% CO₂浓度下，DMCF速率与树种多样性（TSD）呈显著正相关（土壤：R²=0.32/0.18；MBC库：R²=0.45/0.50）。然而在15%高浓度CO₂下，这种关系转变为单峰曲线，峰值出现在中等TSD水平，暗示极端条件下生态功能的应激性解耦。

Mechanisms underlying the response of DMCF to tree species diversity

本研究首次证实亚热带森林DMCF速率（0.1-0.6 μg C g^-1土壤/天）随TSD增加而提升。微生物生物量碳（MBC）和革兰氏阳性菌被鉴定为关键驱动因子——每增加1单位MBC可使DMCF提升27%，而革兰氏阳性菌通过羧酶体途径贡献62%的CO₂同化。土壤钙离子（Ca²⁺）介导的矿物结合态有机碳（MAOC）形成进一步稳定了微生物衍生的碳。

Conclusions

树种多样性通过"微生物量-群落结构-碳稳定性"三重机制增强DMCF，但极端CO₂浓度会破坏这种关联。该发现革新了"生物多样性恒增强生态功能"的传统认知，为预测气候变化下的森林碳汇潜力提供理论依据。