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加快打造原始創(chuàng)新策源地,加快突破關(guān)鍵核心技術(shù),努力搶占科技制高點(diǎn),為把我國建設(shè)成為世界科技強(qiáng)國作出新的更大的貢獻(xiàn)。

——習(xí)近平總書記在致中國科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康,率先實(shí)現(xiàn)科學(xué)技術(shù)跨越發(fā)展,率先建成國家創(chuàng)新人才高地,率先建成國家高水平科技智庫,率先建設(shè)國際一流科研機(jī)構(gòu)。

——中國科學(xué)院辦院方針

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研究提出“植物-菌根協(xié)同”新框架

2025-08-20 華南植物園
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在全球森林退化加劇與氣候變化威脅的背景下,以提升地上碳儲量為目標(biāo)的森林恢復(fù)策略面臨著土壤碳庫恢復(fù)滯后、生態(tài)系統(tǒng)多功能性提升不足等問題。中國科學(xué)院華南植物園科研團(tuán)隊(duì)聯(lián)合德國、美國、捷克、荷蘭和意大利等國家的研究人員,系統(tǒng)闡述了植物-菌根共生體在地下碳庫形成與生態(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。

研究團(tuán)隊(duì)整合全球森林生物多樣性實(shí)驗(yàn)證據(jù),論述了叢枝菌根(AM)和外生菌根(ECM)兩類主要菌根真菌如何以互補(bǔ)方式驅(qū)動(dòng)土壤碳庫形成與生態(tài)功能提升。AM植物作為“深層碳工程師”,通過輸入高質(zhì)量的凋落物和根系分泌物,并借助其快速生長的菌絲網(wǎng)絡(luò),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,對長期固碳、涵養(yǎng)水源和維持深層土壤肥力至關(guān)重要。ECM植物作為“表層活性管家”,產(chǎn)生分解緩慢的凋落物,并通過與腐生菌競爭氮源等機(jī)制,促進(jìn)表層土壤中顆粒有機(jī)質(zhì)(POM)積累,對維持土壤孔隙結(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:AM主導(dǎo)的深層MAOM固碳提供長期穩(wěn)定性,ECM主導(dǎo)的淺層POM庫則支撐系統(tǒng)活性和養(yǎng)分循環(huán)。這種協(xié)同作用提升了整體碳儲量,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”共贏。

基于對菌根功能的理解,研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了面向?qū)嶋H應(yīng)用的“評估-選種-接種-監(jiān)測”四步恢復(fù)框架,為全球森林恢復(fù)提供了操作藍(lán)圖。這一框架始于本底評估,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)勢菌根類型。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混合策略。在關(guān)鍵物種選擇階段,核心是利用植物功能性狀的互補(bǔ)性——結(jié)合深根與淺根物種、速生與慢生樹種以及AM和ECM相關(guān)樹種以優(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提升植物定殖成功率和脅迫耐受性。持續(xù)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測與適應(yīng)性管理確保恢復(fù)成效,通過追蹤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。

植物-菌根共生是超過4.5億年自然演化的智慧結(jié)晶,這一框架首次將其轉(zhuǎn)化為可量化、可操作的森林恢復(fù)工具。科研人員前期在熱帶海岸臺地植被恢復(fù)實(shí)踐表明,混交林在60年恢復(fù)期后,其土壤碳儲量較單一樹種人工林提升約40%,生物多樣性也得到同步恢復(fù),驗(yàn)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(guān)鍵的“地下解決方案”,為應(yīng)對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“種植樹木”向科學(xué)“生態(tài)系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)”的范式轉(zhuǎn)變。

該團(tuán)隊(duì)呼吁將菌根功能性狀納入全球森林恢復(fù)的評估與指標(biāo)體系,并計(jì)劃依托TreeDivNet和Sino-BEFNet等開展跨區(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。

近期,相關(guān)研究成果發(fā)表在《生態(tài)學(xué)與進(jìn)化趨勢》(Trends in Ecology & Evolution)上。研究工作得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和國家自然科學(xué)基金等的支持。

論文鏈接

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

打印 責(zé)任編輯:侯茜

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