科研人员已经通过实验证明了多样性损失如何因能量流和物质的变化而影响生态系统的功能。长期的生态实验对于加深我们对生物多样性如何提高生态系统生产力、稳定性和对极端气候的抗逆性的理解至关重要。尽管植物多样性和地上植物生产力之间的关系是迄今为止研究最为深入的生态系统功能之一，最近人们认识到许多促进积极的生物多样性—生态系统功能关系的机制实际上发生在地下。
植物多样性影响土壤碳（C）循环的潜力已经得到认可，因为土壤是最大的陆地碳库之一，而土壤—大气碳反馈在定义未来几十年的世界气候演变中起着重要作用。虽然植物生物量和根系分泌物是碳进入土壤的主要来源，但最终是由受土壤中微生物多样性影响的微生物活动来分解（即矿化）植物化合物为更加顽固、更难利用的土壤碳库。尽管人们对土壤中碳保留的非生物控制因素有较好的理解，但最近认识到真菌和细菌衍生的碳对于土壤碳形成的重要性。
最近假设，微生物源的土壤有机物（SOM）化合物的更高复杂性可能会转化为更高的分解代谢成本，从而导致在土壤中更长的停留时间。近期的研究支持这一假设，因为一项操控微生物多样性的研究表明，微生物群落组成解释了SOM的化学特征。该研究还表明，群落组成影响了SOM的热稳定性，而更热稳定的SOM则较难被分解并可能在土壤中持续更长时间。当微生物代谢植物碳时，其中一部分碳被分配用于生长，由此产生的微生物生物量最终可以通过分泌物和细胞死亡贡献于土壤碳库。生长效率或碳利用效率（CUE）代表了被微生物细胞吸收并保留在生物量中的碳的比例，而不是被呼吸掉的部分。土壤碳储量预测对关于微生物CUE的假设非常敏感。多样的微生物群落在增长与呼吸之间分配更多的碳，相比单一物种的群落，这在一定程度上可以通过高多样性下的成员互补性来解释。
互补效应描述的是由物种间相互作用引起的如生态位分化和促进等过程，并在更多样化的群落中提高资源使用效率和生产力。如果植物多样性或特定的植物根系特征促进了地下微生物群落内的互补效应，则可以增强微生物丰度，促进其生长，并因此增加微生物周转率，通过提高微生物群落的碳利用效率来促进土壤中的碳保留。
2024年9月14日，国际权威学术期刊Nature Communications发表了瑞士苏黎世大学Luiz Domeignoz-Horta和芬兰赫尔辛基大学Anna-Liisa Laine团队合作的最新相关研究成果，题为Plant diversity drives positive microbial associations in the rhizosphere enhancing carbon use efficiency in agricultural soils的研究论文。
扩展和集约化的农业活动导致了土壤碳的流失。由于农作生态系统覆盖了地球超过40%的土地表面，它们必须成为实施以减缓气候变化的解决方案的一部分。目前，发展有效的管理措施来最大化土壤碳保留的能力受到了限制，部分原因是对于向土壤输入碳的植物与决定碳在土壤中命运的微生物之间如何相互作用的理解不足。在这篇文章中，科研人员通过在一个大型田间试验中将一到八种混播物种与大麦间作，实现了多样性梯度。科研人员发现，增加植物多样性增强了根际土壤微生物群落中的正相关性，并减少了负相关性。这些关联反过来提高了群落的碳利用效率。总体而言，科研人员的结果强调了在农业中增加植物多样性可以作为一种管理策略，以增强农业土壤的碳保留潜力。
结构方程模型显示植物多样性、土壤特性和植物生物量对 CUE 的相对重要性
