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華南植物園揭示森林恢復過程中微生物功能與有機碳分子復雜性的關聯機制
森林恢復對土壤有機碳(SOC)積累至關重要，但其穩定性與有機質分子復雜度及微生物活動的互作機制尚不清楚。該研究選取鼎湖山和鶴山不同恢復階段的森林，創新性地結合熱裂解-氣相色譜/質譜(THM-GC-MS)和高通量測序技術，在分子水平解析了有機質復雜度與微生物功能的動態關聯，發現有機質分子多樣性隨恢復提升，O層和A層的有機質α多樣性均顯著增加，且微生物功能多樣性與生物量可解釋50%以上的SOC和分子復雜度變化。
中國科學院華南植物園恢復生態學團隊研究進一步揭示了不同土層的差異化調控機制：在O層土壤中，微生物功能多樣性增加但生物量減少，導致有機質分子復雜性增加而有機碳含量降低;A層土壤則呈現微生物生物量與功能多樣性同步提升，共同促進有機碳積累和分子復雜性增強。這種分層差異主要受微生物養分限制狀況驅動，同時初始凋落物組成決定了微生物分解產物的趨同或分化特征。該發現從分子層面闡明了森林恢復對增強土壤有機質穩定性的積極作用。研究結果強調森林恢復能有效提升有機質分子復雜度，增強碳穩定性，改善土壤養分(如氮磷供給)可緩解微生物限制，維持其功能多樣性，恢復實踐中需兼顧植被(凋落物輸入)與土壤管理，以優化碳固存。
該研究首次從分子層面揭示了森林恢復過程中土壤養分狀況對微生物功能多樣性與有機碳分子復雜性關聯的調控機制，為提升森林土壤碳固存能力提供了重要理論依據。研究成果不僅深化了對森林土壤碳循環機制的理解，強調了土壤養分可利用性在維持微生物功能多樣性中的關鍵作用，更為實現碳中和目標下的森林恢復實踐提供了重要科學依據，對制定森林碳管理策略具有重要指導意義。
最新研究成果已近期發表在國際學術期刊Journal of Environmental Management上。中國科學院華南植物園生態與環境科學研究中心的張靜副研究員為論文第一作者，劉占鋒研究員為通訊作者，研究得到了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。論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2025.126312
圖1. 土壤有機碳含量和分子復雜性的微生物驅動機制及調控因素
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