土壤是植被生存的基础、载体和源泉。为什么土层深厚的黄土高原植被稀少，而石多土少的喀斯特地区却往往绿树成荫、植被茂密？这种反差现象让人不禁疑问，石多土少的生态环境为何能支撑旺盛的生态系统，那些植被赖以生存的养分又从何而来？
喀斯特地区一景。王昊昊 摄
中国科学院亚热带农业生态研究所环江喀斯特生态系统观测研究站（下称环江站）研究员王克林科研团队，结合大尺度样带调查与室内微宇宙培养实验，揭示了一个关键机制，即碳酸盐岩风化是维持喀斯特石多土少生态系统功能的“秘密武器”。该成果10月8日发表于Communications Earth & Environment，环江站研究员张伟、王克林为论文通讯作者，副研究员胡培雷为第一作者。
研究团队通过比较喀斯特（富钙碳酸盐岩）与非喀斯特（贫钙碎屑岩）土壤，发现喀斯特土壤的有机碳、氮和磷含量分别高出33%、58%和55%，同时具有更复杂的细菌互作网络，而这种更高的网络复杂性与土壤养分维持和生态功能密切相关。进一步分析发现，土壤中的钙含量与基岩钙水平具有继承性，是维持喀斯特土壤肥力与微生物网络结构的关键因子。
石多土少的喀斯特区孕育出茂密植被。王昊昊 摄
为了验证碳酸盐岩风化对高钙土壤的持续作用，研究团队在富钙土壤中添加碳酸盐岩粉末进行微宇宙培养实验。结果发现，即使在原本钙含量已很高的条件下，碳酸盐岩仍能促进土壤碳氮循环并增强细菌网络复杂性。这说明碳酸盐岩风化不仅能提升土壤功能，还能抬高土壤生态功能的“天花板”。
那么，碳酸盐岩究竟是如何提升土壤肥力和固碳能力的？科研人员发现了两个关键原因。一方面，碳酸盐岩风化释放的钙可直接促进碳、氮、磷在土壤中的积累，同时增强微生物间的互作与代谢效率，从而提升土壤功能；另一方面，碳酸盐岩本身属于沉积岩，常含有氮和磷灰石矿物，岩石中更高的钙含量意味着更快的风化速率，可同步释放更多的氮、磷养分，为土壤提供持续的养分补给。
据介绍，该研究不仅揭示了喀斯特“多石少土”生境中肥力维持的生态密码，也为喀斯特地区的生态功能提升提供了新思路，即通过促进碳酸盐岩风化增强土壤功能，实现生态系统的可持续发展。
相关论文信息：https://www.nature.com/articles/s43247-025-02761-9
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