近日，鹤山站恢复生态学团队在热带退化生态系统土壤功能恢复机制研究方面取得新进展。研究发现，混交造林可通过重塑土壤微生物群落、增强微生物功能协同，并促进土壤有机碳分子多样化，显著提升热带退化土壤的多功能性。该研究为优化人工林结构、提升退化生态系统恢复质量和稳定性提供了新的科学依据。
      造林是退化生态系统恢复和气候变化减缓的重要措施。然而，当前关于造林成效的评价多集中于植被恢复、土壤碳积累或单一土壤功能，对不同造林模式如何协同影响养分供给、酶活性和微生物代谢等土壤多功能性仍认识不足。特别是，土壤有机碳不仅是碳库数量的体现，其分子组成和多样性也可能影响微生物代谢过程、养分释放和土壤功能维持，但这一关键维度在以往造林恢复研究中常被忽视。
       研究团队依托中国科学院小良热带海岸带生态系统研究站长期恢复平台，选取裸地、桉树纯林、次生混交林和老龄天然林组成的恢复序列开展研究。该区域原始表土曾因严重水土流失和长期人为干扰而基本丧失，自1959年起开展长期植被恢复试验，为解析热带退化地造林恢复过程及其土壤生态效应提供了理想研究对象。研究团队综合测定了土壤有机碳、溶解性有机碳、总氮、铵态氮、硝态氮、总磷、有效磷、中等活性磷、微生物量碳、微生物碳利用效率以及β-葡萄糖苷酶、β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶和酸性磷酸酶活性等13项土壤功能指标，并结合磷脂脂肪酸、GeoChip功能基因芯片、热裂解气相色谱—质谱和热辅助水解甲基化气相色谱—质谱等技术，系统解析造林恢复过程中植物群落、土壤微生物、有机碳分子组成与土壤多功能性之间的关系。
      结果表明，造林显著改善了土壤养分供给和酶活性。经过约60年恢复，造林地土壤有机碳较裸地提高1.35—4.48倍，总氮提高1.55—4.26倍，土壤铵态氮、中等活性磷、溶解性有机碳以及氮、磷获取相关酶活性也明显增加。尽管造林过程中微生物碳利用效率有所下降，但从综合功能来看，造林显著提升了土壤多功能性，其中次生混交林的提升效果显著优于桉树纯林。
      进一步研究发现，混交造林促进了土壤微生物群落重组和功能潜力提升。造林后，土壤微生物生物量和主要微生物类群显著增加，微生物群落多样性提高；与难分解碳降解、固氮、铵化、反硝化以及有机磷水解相关的功能基因丰度明显增强，表明恢复后的微生物群落能够更有效地参与碳、氮、磷循环过程。同时，造林地微生物功能基因网络规模扩大、连接增强，反映出土壤微生物功能协同能力提高。 
      该研究还发现，土壤有机碳分子多样性是连接微生物变化与土壤多功能性提升的关键“生化桥梁”。研究共识别出142种热裂解产物和115种热辅助水解甲基化产物。造林后，土壤中含氮化合物、木质素来源分子、酚类和碳水化合物比例增加，有机碳分子的多样性和均匀度显著高于裸地。路径分析表明，微生物群落和功能属性不仅直接影响土壤功能，还可通过促进土壤有机碳分子组成多样化，进一步支撑养分供给、酶活性和微生物功能等多种土壤过程的协同提升。 
      研究表明，热带退化地生态恢复不应仅关注“种树数量”或“碳储量增加”，还应重视树种配置、地下微生物功能组织和土壤有机碳分子多样性的协同优化。混交造林不仅能够提高植物生物量和群落结构复杂性，还能促进土壤微生物与有机碳分子层面的异质性，从而增强恢复生态系统的多功能性和稳定性。该成果提示，在未来人工林建设和退化地生态修复实践中，应优先推进多树种混交配置，并将土壤有机碳分子多样性纳入恢复成效评价体系，以提升热带恢复生态系统的长期生态效益。
      相关研究成果以“Mixed-species afforestation enhances soil multifunctionality through microbial reassembly and SOC molecular diversification”为题，发表于英国生态学会期刊《Journal of Applied Ecology》。鹤山站恢复生态学团队助理研究员李悦为论文第一作者，刘占锋研究员为通讯作者，该研究得到了国家自然科学基金和广东省科技计划等项目的资助。
      论文链接：https://doi.org/10.1111/1365-2664.70509