中南林业科技大学湖南会同杉木林科学观测研究站首次系统揭示树木的菌根类型如何通过影响有机碳稳定性、氮有效性和微生物群落功能，在土壤不同深度“定制”了截然不同的碳分解激发效应模式。相关成果3月27日发表于Global Change Biology。

研究团队在森林样地开展树木调查。受访者 供图

在地球庞大的碳循环系统中，森林土壤储存了超一半的陆地土壤有机碳，是名副其实的“碳宝库”。然而，这个宝库并非固若金汤。当新鲜有机物进入土壤时，会激发微生物的“食欲”，加速原有土壤有机质的分解，这一现象被称为激发效应。激发效应是强是弱，直接决定土壤是继续固碳还是释放碳到大气中。那么，是什么在调控森林土壤的激发效应？

该研究将目光聚焦到决定森林“性格”的关键因素——树木的菌根类型上。森林中几乎所有的树木都会与丛枝（AM）或外生菌根（ECM）真菌形成共生关系。长期研究表明，AM和ECM主导的森林，在土壤碳积累上呈现出截然不同的“性格”，ECM森林往往在地表积累更多未分解的有机质，而AM森林则更擅长将碳转化为更稳定的、与矿物结合的形态。

研究对土壤进行“解剖”，获得激动人心的发现。在富含有机物的表层土壤中，新鲜碳的加入如同“火上浇油”，大幅提升微生物对原有碳的分解，即产生正激发效应，随着ECM树木占比增高，正激发效应逐渐减弱，甚至趋近于零。而在10至30厘米的矿质土壤中，有趣的反转出现了，添加葡萄糖普遍抑制了原有土壤碳的分解，产生了负激发效应，其中AM主导的森林负激发效应更强，新鲜碳的加入反而“喂饱”了微生物，让它们“手下留情”。

为何会呈现如此深度依赖的相反格局？团队揭示了内在机制。简单来说，表层土壤中，ECM林的碳结构复杂、难分解，微生物“啃不动”，加上ECM真菌会跟分解者“抢氮”，限制了它们的活性，所以新碳加入时激发的分解效应很弱；而AM林的碳更“可口”，微生物反应快，正激发效应就强。到了深层，AM林的碳大多被矿物保护起来，加上氮素充足，微生物更爱利用新碳，反而抑制对老碳的分解，稳定性更高；ECM林深层则缺少这层保护，稳定性稍差。

研究表明，未来预测森林土壤碳汇对全球变化的响应时，不能“一视同仁”，须将菌根类型和土壤深度这两个关键因素纳入考量；随着气候变化和人为干扰，全球森林的树种组成正在发生变化。这种转变不仅影响地上部分，更会深刻地改变地下碳循环的“脾气”；在深层矿质土壤中，AM林的碳可能更为稳定。想要全面评估森林的碳汇潜力，必须“向下看”。

研究得到“十四五”国家重点研发计划课题、国家自然科学基金、湖南省杰出青年基金以及会同湖南会同杉木林科学观测研究站运行项目等的资助。

相关论文信息：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/gcb.70811