在全球气候变暖与森林生态系统功能维持的双重挑战下，理解植物多样性如何通过影响土壤养分平衡来提升森林适应力，已成为生态学与林业管理的核心议题。以往研究多聚焦于气候、地形等环境因子对土壤碳（C）、氮（N）和磷（P）化学计量的整体影响，而对于植物多样性，尤其是自然森林森林生态系统中，如何在不同环境背景下调节土壤养分限制，仍缺乏大尺度的实证证据。

近日，中国科学院西双版纳热带植物园（以下简称“版纳植物园”）土壤生态研究组依托中国西南-中南半岛森林样带（东经101度森林样带）上的6块20公顷大样地，基于地统计方法采集了1322份土壤样品，并结合植被与地形数据，在大尺度上揭示了自然森林生态系统中植物多样性通过改变土壤C、N、P化学计量关系，动态调节土壤氮磷养分元素相对于碳的限制性。研究发现，植物多样性对土壤养分平衡具有显著且环境依赖的调节作用。总体上，样地植物多样性与土壤中P含量呈正相关关系，与C/N、C/P和N/P呈负相关关系，表明地上植物的多样性可能有助于缓解生态系统的P限制。然而，这种关系强烈依赖于土壤本底的P素含量状态：在P素相对贫乏的森林中，高的植物多样性主要提升土壤P素含量，降低P限制；而在P素相对丰富的森林中，高的植物多样性则促进C和N的积累，可能增强C的固存能力。研究进一步指出，土壤P元素在植物多样性—化学计量关系中处于核心调控地位。植物多样性通过促进根系互补、增强菌根共生与磷酸酶活性等生物学过程，提升P素的活化与向上传输能力，从而在贫P环境中优化P供应。

此外，研究还证实，气候因子（温度与降水）主导土壤C、N、P化学计量的大尺度地理格局，而地形异质性（如地形崎岖度）则通过影响微环境与植物多样性，进一步调控局部养分保持能力。该研究不仅深化了对生物多样性—生态系统功能关系的理解，也为推动基于自然的森林可持续经营、增强森林生态系统应对全球变化的韧性提供了重要的科学依据。

相关研究成果以“Plant diversity shifts soil phosphorus and nitrogen limitations to carbon processes along latitudinalgradients: Role of nutrient stoichiometry”为题发表在国际学术期刊Forest Ecology and Management上。版纳植物园土壤生态研究组特别研究助理Belayneh Azene为该论文第一作者，夏尚文和何新星副研究员为共同通讯作者，杨效东研究员在实验设计和论文撰写的过程中提供了框架性指导。该研究得到了国家自然科学基金国际(地区)合作与交流项目、面上项目和版纳植物园自主部署科研项目的支持。

图1 线性混合效应模型估算的植被和地形因素对土壤养分计量的标准化效应

图2 不同纬度样地植物多样性与土壤碳氮磷化学计量比的关系，温带亚高山针叶林区（PD和LJ样地）、亚热带山地常绿阔叶林区（DL和AL样地）以及热带季雨林区（NB和BB样地）