广东鹤山森林生态系统国家野外科学观测研究站
新闻公告鹤山站科研人员揭示森林恢复过程中微生物功能与有机碳分子复杂性的关联机制
作者: 鹤山站 更新时间: 2025-06-30
鹤山站恢复生态学团队在《Journal of Environmental Management》上发表了最新研究成果，首次从分子层面揭示了森林恢复过程中土壤养分状况对微生物功能多样性与有机碳分子复杂性关联的调控机制，为提升森林土壤碳固存能力提供了重要理论依据。森林恢复对土壤有机碳（SOC）积累至关重要，但其稳定性与有机质分子复杂度及微生物活动的互作机制尚不清楚。该研究选取鼎湖山和鹤山不同恢复阶段的森林，创新性地结合热裂解-气相色谱/质谱（THM-GC-MS）和高通量测序技术，在分子水平解析了有机质复杂度与微生物功能的动态关联，发现有机质分子多样性随恢复提升，O层和A层的有机质α多样性均显著增加，且微生物功能多样性与生物量可解释50%以上的SOC和分子复杂度变化。研究进一步揭示了不同土层的差异化调控机制：在O层土壤中，微生物功能多样性增加但生物量减少，导致有机质分子复杂性增加而有机碳含量降低；A层土壤则呈现微生物生物量与功能多样性同步提升，共同促进有机碳积累和分子复杂性增强。这种分层差异主要受微生物养分限制状况驱动，同时初始凋落物组成决定了微生物分解产物的趋同或分化特征。该发现从分子层面阐明了森林恢复对增强土壤有机质稳定性的积极作用。研究结果强调森林恢复能有效提升有机质分子复杂度，增强碳稳定性，改善土壤养分（如氮磷供给）可缓解微生物限制，维持其功能多样性，恢复实践中需兼顾植被（凋落物输入）与土壤管理，以优化碳固存。
研究成果不仅深化了对森林土壤碳循环机制的理解，强调了土壤养分可利用性在维持微生物功能多样性中的关键作用，更为实现碳中和目标下的森林恢复实践提供了重要科学依据，对制定森林碳管理策略具有重要指导意义。鹤山站张静副研究员为论文第一作者，刘占锋研究员为通讯作者，研究得到了广东基础与应用基础研究旗舰项目和国家自然科学基金等项目资助。论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2025.126312
图-1土壤有机碳含量和分子复杂性的微生物驱动机制及调控因素