省林科院森林生态效益监测研究团队通过长期定位观测研究发现,生态系统服务功能对群落结构变化的响应时间和程度存在差异。为揭示形成该机制的生态学原理,研究团队选取三种植被模式进行了连续5年的定位监测研究,通过分析非林地转化为林地后土壤理化性质与微生物群落的变化,初步揭示了森林生态系统结构与功能恢复的协同机制。
研究发现,在土壤健康与养分循环的重建方面,不同植被模式通过根系分泌物显著影响了土壤有机碳(SOC)、碳氮比(C:N)和酶活性,这为选择高碳汇能力的树种以优化土壤养分循环提供了直接证据,有助于加速退化生态系统的功能恢复。例如,竹林提高了土壤有机碳含量和脲酶活性,表明其可以通过增强碳输入和氮转化效率,促进土壤肥力的恢复。在微生物群落结构与功能的适应性调整方面,树种差异显著改变了细菌和真菌的β多样性,且真菌群落对树种选择更为敏感,这种微生物功能的重组是生态系统服务(如有机质分解、植物共生支持)恢复的关键环节。例如,竹林的真菌营养类型从单一腐生型(Saprotroph)转变为病原-腐生-共生复合型(Pathotroph–Saprotroph–Symbiotroph),表明植被恢复可通过调控微生物功能群,增强生态系统的稳定性和多功能性。在碳储存与气候调节潜力方面,竹林通过提高土壤有机碳含量和纤维素酶活性,强化了土壤碳固定能力,这一发现凸显了树种选择对陆地碳汇功能的影响,为通过人工林管理应对气候变化提供了策略支持。在生物多样性与生态系统功能的协同提升方面,非林地转化为林地后,病原真菌(如Nigrospora oryzae)丰度降低,而腐生与共生真菌增加,表明恢复过程可能抑制农业病原体,同时增强土壤健康与植物互惠关系,这种生物多样性的正向演替有助于提升生态系统的抗逆性和服务功能(如水土保持、病虫害调控)。
该研究从微观(微生物群落)到宏观(土壤功能)层面解析了植被恢复的生态学过程,不仅深化了对“结构-功能”协同恢复的理论认知,还为退化生态系统的精准修复和可持续土地管理提供了实践指导,具有重要的生态学意义与应用价值。
研究成果以Short-Term Effects of Three Tree Species on Soil Physicochemical Properties and Microbial Communities During Land-Use Change from Farmland to Forests为题发表于国际期刊《Forests》(中科院二区),省林科院为论文第一署名单位,监测中心简毅副研究员为论文第一作者,本研究获得国家科技基础资源调查专项(2022FY100201)资助。