陈文青教授团队揭示干旱区土壤生物多样性维持土壤多功能性的关键机制

近日，学院陈文青教授团队在中科院1区农林科学领域Top期刊 Geoderma 发表题为“Aridity-driven soil community heterogeneity enhances biodiversity-multifunctionality relationships in dryland ecosystems”的研究论文。博士研究生胡庆兰和硕士研究生张张兴为文章共同第一作者，陈文青教授为通讯作者。

过去几十年来，大量实验研究表明生物多样性有助于提升生态系统功能，但不同生态系统中的结果存在差异，表明这种关系具有较强的环境依赖性，也使基于小尺度、控制条件下的结论能否扩展到大尺度自然群落仍存在较大不确定性。面对全球范围内生物多样性的不断丧失，这一不确定性愈发突出，也凸显出亟需在更大空间尺度上，揭示沿广泛生态梯度调控“生物多样性–生态系统功能”关系的具体机制。

图1 不同干旱梯度下土壤生物多样性与多功能性之间的关系

针对上述问题，研究团队在中国北方干旱区沿 4500 公里干旱梯度收集了 132 个土壤样本，系统开展了大尺度野外调查，并结合控制条件下的微宇宙实验，综合评估了不同干旱水平下土壤生物多样性、土壤多功能性及其关系的变化。结果表明，随着干旱程度加剧，土壤生物多样性和多功能性整体呈下降趋势，但二者之间的正向关系却显著增强，说明在资源受限的条件下，土壤生物多样性对多功能性的维持作用更加突出。

图2 空间异质性调控土壤生物多样性—多功能性关系的概念模型

进一步分析发现，干旱通过改变土壤水分与养分等环境因子在空间上的分布格局，显著增强了土壤环境和土壤群落组成的空间异质性，而环境与群落异质性的增强，是推动土壤生物多样性—多功能性关系增强的重要机制。较高的空间异质性有利于物种生态位分化和功能互补，从而减弱种间竞争与拮抗作用，提升土壤生物多样性对多种生态系统功能的综合支撑能力。

该研究为理解和预测全球气候变化背景下干旱区土壤生态系统功能变化提供了新的视角，强调在干旱区生态保护与退化生态系统修复中，既要重视土壤生物多样性的保护，也应关注和维护土壤群落及其生境的空间异质性，这对于提升干旱区生态系统的稳定性和韧性具有重要意义。

该研究得到了内蒙古自治区科技计划项目（2025YFDZ0039）、国家自然科学基金（32271778）、国家林业和草原局科技创新青年拔尖人才专项（2020132614）、西北农林科技大学博士研究生自主创新研究项目（2025KYCXZ12）的资助。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2025.117635