土壤碳氮比揭示草地生物多样性与生产力关系的跨尺度调控机制

本研究通过整合区域调查(58站点)、本地氮添加实验及全球草地数据(74站点)，首次揭示土壤碳氮比(C:N)可预测草地生物多样性与生产力关系。研究发现当土壤C:N≈15时，生产力达峰值且驱动机制发生转变：低C:N时植物多样性主导生产力，高C:N时微生物多样性通过缓解氮限制促进生产力。该发现为草地恢复提供了关键生态阈值。

　　

土壤元素化学计量(stoichiometry)作为连接土壤生物地球化学与植物群落结构的核心纽带，在生态系统功能中具有关键作用。然而土壤碳氮比(C:N)对生物多样性-生产力关系的调控机制尚不明确。通过整合温带草地区域调查(58站点)、本地氮添加实验及全球草地数据集(74站点)，研究发现植物生产力对土壤C:N比呈现单峰响应，在C:N≈15时达到峰值。此临界值引发驱动机制的根本转变：当土壤C:N<15时，植物多样性与生产力呈正相关；而当C:N>15时，细菌与真菌多样性成为生产力的主要驱动因子。这种分化揭示了生物多样性-生产力关系的化学计量"转换"机制——高土壤C:N强化生产力对土壤微生物多样性的依赖以缓解氮缺乏，低C:N则转向依赖植物多样性来利用资源丰富环境。该研究证实土壤化学计量可预测生物多样性-生产力关系，对草地生态系统恢复与管理具有重要指导意义。