森林恢復的難題怎么解？“植物-菌根協同”給出答案

在全球森林退化與氣候變化的雙重挑戰下，傳統森林恢復模式正面臨瓶頸——土壤碳庫恢復緩慢、生態系統多功能性提升不足。能否找到一條既能高效固碳又能全面提升生態韌性的新路？一項最新研究將希望寄托于我們腳下看不見的“地下盟友”：菌根真菌。

我們團隊（中國科學院華南植物園恢復生態學團隊），聯合德國、美國等多家國際科研機構進行的研究發現，森林恢復的關鍵不只在“地上”，還在“地上-地下”的協同。科研人員在國際生態學頂級期刊Trends in Ecology and Evolution（《生態學與進化趨勢》）發表了綜述文章，系統闡述了植物-菌根共生體在地下碳庫形成與生態系統多功能性維持中的核心調控作用，并提出一套可操作的“植物-菌根協同”森林恢復新框架，為協同提升森林碳匯能力與生態韌性提供了科學路徑。

核心發現：“地下盟友”的協同智慧

想要了解這個新框架的意義，首先得認識下森林恢復的“地下盟友”——菌根真菌，以及它們如何以互補方式驅動土壤碳庫形成、提升生態功能。常見的菌根真菌主要有兩大類：叢枝菌根（AM）和外生菌根（ECM）。

AM植物是高效的“深層碳工程師”。一方面，植物的深根會掉落凋落物、產生根系分泌物；另一方面，AM植物的菌絲網絡長得快、伸得遠，能把這些“碳原料”送到深層土壤，和土壤中礦物結合，形成有機質（MAOM），有利于長期固碳、涵養水源、維持深層土壤肥力。

而ECM植物則扮演著“表層活性管家”的角色。它會產生分解緩慢的凋落物，并通過與腐生菌競爭氮源等機制，促進表層土壤中顆粒有機質（POM）的積累，對維持土壤孔隙結構、活性養分供給、微生物活性和短期生產力具有關鍵作用。

更妙的是，AM與ECM兩位“盟友”還會“搭伙干活”。在物種豐富的混交林中，兩者協同作用能夠同時優化土壤剖面不同深度的碳庫：AM主導的深層MAOM固碳提供長期穩定性，ECM主導的淺層POM庫則支撐系統活性和養分循環。這種協同不僅顯著提升整體碳儲量，還同步增強了森林的養分保持力、抗旱性、抗干擾能力及生物多樣性支撐等生態系統多功能性，實現了“碳匯”與“多功能”的共贏。

框架使用“說明書”：“評估-選種-接種-監測”四步走

基于對菌根功能的深刻理解，研究團隊構建了一套面向實際應用的“評估-選種-接種-監測”四步恢復框架，為全球森林恢復提供了清晰的操作藍圖。

第一步，做調查，摸“家底”。該框架始于深入的本底評估，尤其要考慮當地氣候、土壤特性、現有植被及優勢菌根類型等。例如，熱帶地區以AM主導，而溫帶/北方森林則需關注AM/ECM的混合策略。

第二步，看互補，選樹種。物種選擇是這一框架的關鍵階段，核心在于利用植物功能性狀的互補性：結合深根與淺根物種、速生與慢生樹種、以及AM和ECM相關樹種以優化資源利用效率和碳在土壤剖面中的分布。

第三步，接種本地化菌根，重建退化土壤微生物網絡。菌種不是隨便找的，要優先選用具有高效固碳能力的本地菌株，從而提升植物定殖成功率和脅迫耐受性。

最后一步，就是要進行持續的動態監測與適應性管理，確保恢復效果不跑偏。通過追蹤POM/MAOM比例等關鍵土壤參數以及生物多樣性指標，實時調整管理策略。

60年混交林，碳儲量多40%！新框架惠及全球生態修復

我們團隊的劉占鋒老師提出：“植物-菌根共生是超過4.5億年自然演化的智慧結晶，我們的框架首次將其轉化為可量化、可操作的森林恢復工具”。我們團隊在熱帶海岸臺地植被恢復實踐已經證明了效果：同樣是60年恢復期，相較于單一樹種人工林，用“植物-菌根”共生種植的混交林土壤碳儲量顯著提升約40%，生物多樣性也得到了同步的恢復。

同時，我們提出的框架還為《昆明-蒙特利爾全球生物多樣性框架》提供了關鍵的“地下解決方案”，不僅為應對氣候變化和生物多樣性喪失危機提供了“雙贏”策略，還標志著森林恢復理念從單純“種植樹木”向科學“生態系統功能設計”的范式轉變。

整合植物-菌根關系的土壤碳匯與生態系統多功能性協同恢復概念框架

（圖片來源：中國科學院華南植物園）

展望未來，我們團隊還有更長遠的計劃。我們呼吁將菌根功能性狀納入全球森林恢復的評估與指標體系，并計劃依托TreeDivNet和Sino-BEFNet等研究網絡開展跨區域聯網研究與驗證，讓這一源于自然的智慧能夠惠及全球生態修復實踐。

注：相關研究成果發表在《生態學與進化趨勢》，中國科學院華南植物園博士后李騰騰為論文第一作者，劉占鋒研究員與德國萊比錫大學Nico Eisenhauer教授為共同通訊作者。研究獲得了國家重點研發計劃、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。

參考文獻：

1. Li TT, Phillips RP, Rillig MC, Angst G, Kiers ET, Bonfante P, Eisenhauer N, Liu ZF. 2025. Mycorrhizal allies: synergizing forest carbon and multifunctional restoration. Trends in Ecology & Evolution. https://doi.org/10.1016/j.tree.2025.07.004.

出品：科普中國
作者：李騰騰（中國科學院華南植物園）

監制：中國科普博覽