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面對全球森林退化加劇與氣候變化威脅的雙重挑戰，傳統以提升地上碳儲量為目標的森林恢復策略正面臨瓶頸——土壤碳庫恢復滯后、生態系統多功能性提升不足等問題日益凸顯。中國科學院華南植物園恢復生態學團隊聯合德國、美國、捷克、荷蘭和意大利等多家國際科研機構，在國際生態學頂級期刊Trends in Ecology & Evolution(TREE)發表綜述文章，系統闡述了植物-菌根共生體在地下碳庫形成與生態系統多功能性維持中的核心調控作用，并提出一套可操作的“植物-菌根協同”森林恢復新框架，為協同提升森林碳匯能力與生態韌性提供了科學路徑。

核心發現：地下盟友的協同智慧

研究團隊整合全球森林生物多樣性實驗證據，系統闡述了兩類主要菌根真菌——叢枝菌根(AM)和外生菌根(ECM)——如何以互補方式驅動土壤碳庫形成與生態功能提升。AM植物作為高效的“深層碳工程師”，通過輸入高質量的凋落物和根系分泌物，并借助其快速生長的菌絲網絡，顯著促進深層土壤中礦物結合有機質(MAOM) 的形成與穩定，對長期固碳、涵養水源和維持深層土壤肥力至關重要。ECM植物則扮演著“表層活性管家”的角色，產生分解緩慢的凋落物，并通過與腐生菌競爭氮源等機制，促進表層土壤中顆粒有機質(POM) 的積累，對維持土壤孔隙結構、活性養分供給、微生物活性和短期生產力具有關鍵作用。AM與ECM的互補效應并非孤立存在。在物種豐富的混交林中，兩者協同作用能夠同時優化土壤剖面不同深度的碳庫：AM主導的深層MAOM固碳提供長期穩定性，ECM主導的淺層POM庫則支撐系統活性和養分循環。這種協同不僅顯著提升整體碳儲量，還同步增強了森林的養分保持力、抗旱性、抗干擾能力及生物多樣性支撐等生態系統多功能性，實現了“碳匯”與“多功能”的共贏。

從理論到實踐：可落地的恢復框架

基于對菌根功能的深刻理解，研究團隊構建了一套面向實際應用的“評估-選種-接種-監測”四步恢復框架，為全球森林恢復提供了清晰的操作藍圖。該框架始于深入的本底評估，強調必須考慮當地氣候、土壤特性、現有植被及優勢菌根類型。例如，熱帶地區以AM主導，而溫帶/北方森林則需關注AM/ECM的混合策略。隨后是關鍵物種選擇階段，核心在于利用植物功能性狀的互補性：結合深根與淺根物種、速生與慢生樹種、以及AM和ECM相關樹種以優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絡的核心環節，優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，持續的動態監測與適應性管理確保恢復成效，通過追蹤POM/MAOM比例等關鍵土壤參數以及生物多樣性指標，可實時調整管理策略。

全球意義與未來展望

劉占鋒研究員指出：“植物-菌根共生是超過4.5億年自然演化的智慧結晶，我們的框架首次將其轉化為可量化、可操作的森林恢復工具。” 華南植物園前期在熱帶海岸臺地植被恢復實踐表明，混交林在60年恢復期后，其土壤碳儲量較單一樹種人工林顯著提升約40%，生物多樣性也得到了同步的恢復，驗證了上述框架的長期有效性。該框架為《昆明-蒙特利爾全球生物多樣性框架》提供了關鍵的“地下解決方案””，不僅為應對氣候變化和生物多樣性喪失危機提供了“雙贏”策略，標志著森林恢復理念從單純“種植樹木”向科學“生態系統功能設計”的范式轉變。展望未來，研究團隊呼吁將菌根功能性狀納入全球森林恢復的評估與指標體系，并計劃依托TreeDivNet和Sino-BEFNet等研究網絡開展跨區域聯網研究與驗證，讓這一源于自然的智慧惠及全球生態修復實踐。

相關研究成果以Mycorrhizal allies: synergizing forest carbon and multifunctional restoration為題近期發表于Trends in Ecology & Evolution(《生態學與進化趨勢》)上。中國科學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萊比錫大學Nico Eisenhauer教授為共同通訊作者。研究獲得了國家重點研發計劃、廣東基礎與應用基礎研究旗艦項目和國家自然科學基金等項目資助。論文地址：https://doi.org/10.1016/j.tree.2025.07.004

圖. 整合植物-菌根關系的土壤碳匯與生態系統多功能性協同恢復概念框架