面對(duì)全球森林退化加劇與氣候變化威脅的雙重挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)以提升地上碳儲(chǔ)量為目標(biāo)的森林恢復(fù)策略正面臨瓶頸——土壤碳庫(kù)恢復(fù)滯后、生態(tài)系統(tǒng)多功能性提升不足等問(wèn)題日益凸顯。中國(guó)科學(xué)院華南植物園恢復(fù)生態(tài)學(xué)團(tuán)隊(duì)聯(lián)合德國(guó)、美國(guó)、捷克、荷蘭和意大利等多家國(guó)際科研機(jī)構(gòu)，在國(guó)際生態(tài)學(xué)頂級(jí)期刊Trends in Ecology & Evolution(TREE)發(fā)表綜述文章，系統(tǒng)闡述了植物-菌根共生體在地下碳庫(kù)形成與生態(tài)系統(tǒng)多功能性維持中的核心調(diào)控作用，并提出一套可操作的“植物-菌根協(xié)同”森林恢復(fù)新框架，為協(xié)同提升森林碳匯能力與生態(tài)韌性提供了科學(xué)路徑。

核心發(fā)現(xiàn)：地下盟友的協(xié)同智慧

研究團(tuán)隊(duì)整合全球森林生物多樣性實(shí)驗(yàn)證據(jù)，系統(tǒng)闡述了兩類(lèi)主要菌根真菌——叢枝菌根(AM)和外生菌根(ECM)——如何以互補(bǔ)方式驅(qū)動(dòng)土壤碳庫(kù)形成與生態(tài)功能提升。AM植物作為高效的“深層碳工程師”，通過(guò)輸入高質(zhì)量的凋落物和根系分泌物，并借助其快速生長(zhǎng)的菌絲網(wǎng)絡(luò)，顯著促進(jìn)深層土壤中礦物結(jié)合有機(jī)質(zhì)(MAOM) 的形成與穩(wěn)定，對(duì)長(zhǎng)期固碳、涵養(yǎng)水源和維持深層土壤肥力至關(guān)重要。ECM植物則扮演著“表層活性管家”的角色，產(chǎn)生分解緩慢的凋落物，并通過(guò)與腐生菌競(jìng)爭(zhēng)氮源等機(jī)制，促進(jìn)表層土壤中顆粒有機(jī)質(zhì)(POM) 的積累，對(duì)維持土壤孔隙結(jié)構(gòu)、活性養(yǎng)分供給、微生物活性和短期生產(chǎn)力具有關(guān)鍵作用。AM與ECM的互補(bǔ)效應(yīng)并非孤立存在。在物種豐富的混交林中，兩者協(xié)同作用能夠同時(shí)優(yōu)化土壤剖面不同深度的碳庫(kù)：AM主導(dǎo)的深層MAOM固碳提供長(zhǎng)期穩(wěn)定性，ECM主導(dǎo)的淺層POM庫(kù)則支撐系統(tǒng)活性和養(yǎng)分循環(huán)。這種協(xié)同不僅顯著提升整體碳儲(chǔ)量，還同步增強(qiáng)了森林的養(yǎng)分保持力、抗旱性、抗干擾能力及生物多樣性支撐等生態(tài)系統(tǒng)多功能性，實(shí)現(xiàn)了“碳匯”與“多功能”的共贏。

從理論到實(shí)踐：可落地的恢復(fù)框架

基于對(duì)菌根功能的深刻理解，研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了一套面向?qū)嶋H應(yīng)用的“評(píng)估-選種-接種-監(jiān)測(cè)”四步恢復(fù)框架，為全球森林恢復(fù)提供了清晰的操作藍(lán)圖。該框架始于深入的本底評(píng)估，強(qiáng)調(diào)必須考慮當(dāng)?shù)貧夂?、土壤特性、現(xiàn)有植被及優(yōu)勢(shì)菌根類(lèi)型。例如，熱帶地區(qū)以AM主導(dǎo)，而溫帶/北方森林則需關(guān)注AM/ECM的混合策略。隨后是關(guān)鍵物種選擇階段，核心在于利用植物功能性狀的互補(bǔ)性：結(jié)合深根與淺根物種、速生與慢生樹(shù)種、以及AM和ECM相關(guān)樹(shù)種以?xún)?yōu)化資源利用效率和碳在土壤剖面中的分布。本地化菌根接種是重建退化土壤微生物網(wǎng)絡(luò)的核心環(huán)節(jié)，優(yōu)先選用具有高效固碳能力的本地菌株，可顯著提升植物定殖成功率和脅迫耐受性。最后，持續(xù)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與適應(yīng)性管理確?；謴?fù)成效，通過(guò)追蹤POM/MAOM比例等關(guān)鍵土壤參數(shù)以及生物多樣性指標(biāo)，可實(shí)時(shí)調(diào)整管理策略。

全球意義與未來(lái)展望

劉占鋒研究員指出：“植物-菌根共生是超過(guò)4.5億年自然演化的智慧結(jié)晶，我們的框架首次將其轉(zhuǎn)化為可量化、可操作的森林恢復(fù)工具。” 華南植物園前期在熱帶海岸臺(tái)地植被恢復(fù)實(shí)踐表明，混交林在60年恢復(fù)期后，其土壤碳儲(chǔ)量較單一樹(shù)種人工林顯著提升約40%，生物多樣性也得到了同步的恢復(fù)，驗(yàn)證了上述框架的長(zhǎng)期有效性。該框架為《昆明-蒙特利爾全球生物多樣性框架》提供了關(guān)鍵的“地下解決方案””，不僅為應(yīng)對(duì)氣候變化和生物多樣性喪失危機(jī)提供了“雙贏”策略，標(biāo)志著森林恢復(fù)理念從單純“種植樹(shù)木”向科學(xué)“生態(tài)系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)”的范式轉(zhuǎn)變。展望未來(lái)，研究團(tuán)隊(duì)呼吁將菌根功能性狀納入全球森林恢復(fù)的評(píng)估與指標(biāo)體系，并計(jì)劃依托TreeDivNet和Sino-BEFNet等研究網(wǎng)絡(luò)開(kāi)展跨區(qū)域聯(lián)網(wǎng)研究與驗(yàn)證，讓這一源于自然的智慧惠及全球生態(tài)修復(fù)實(shí)踐。

相關(guān)研究成果以Mycorrhizal allies: synergizing forest carbon and multifunctional restoration為題近期發(fā)表于Trends in Ecology & Evolution(《生態(tài)學(xué)與進(jìn)化趨勢(shì)》)上。中國(guó)科學(xué)院華南植物園博士后李騰騰為論文第一作者，劉占鋒研究員與德國(guó)萊比錫大學(xué)Nico Eisenhauer教授為共同通訊作者。研究獲得了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、廣東基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究旗艦項(xiàng)目和國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目資助。論文地址：https://doi.org/10.1016/j.tree.2025.07.004

圖. 整合植物-菌根關(guān)系的土壤碳匯與生態(tài)系統(tǒng)多功能性協(xié)同恢復(fù)概念框架