中國科學(xué)院華南植物園恢復(fù)生態(tài)學(xué)團(tuán)隊聯(lián)合美國、澳大利亞和西班牙等多國科研機構(gòu)，在熱帶森林土壤碳匯機制研究中取得重要進(jìn)展。研究團(tuán)隊選取熱帶地區(qū)同一演替序列下的典型森林類型(包括馬尾松林、針闊混交林和季風(fēng)常綠闊葉林)，開展了為期兩年的野外原位培養(yǎng)實驗。通過結(jié)合內(nèi)生長袋與同位素示蹤技術(shù)，并調(diào)控內(nèi)生長袋網(wǎng)孔尺寸，實現(xiàn)了對根系與外延菌絲在土壤碳輸入中相對貢獻(xiàn)的精確區(qū)分與量化。

研究結(jié)果表明，根系對土壤有機碳的年均凈貢獻(xiàn)為1.2 mg C g?1土壤，是外延菌絲(0.32 mg C g?1土壤)的近4倍。根系不僅顯著促進(jìn)新碳的固定，還可抑制原有有機碳的分解，從而實現(xiàn)土壤碳的凈積累。此外，根系輸入主要促進(jìn)顆粒有機碳(POC)的積累。

研究還發(fā)現(xiàn)，不同演替階段的熱帶森林其碳輸入策略存在明顯差異：演替早期以叢枝菌根植物為主，依靠快速周轉(zhuǎn)的根系大量輸入碳;中期轉(zhuǎn)為以外生菌根真菌為主，菌絲壽命更長、碳輸入更穩(wěn)定;至演替晚期，則形成功能互補的穩(wěn)定碳匯機制。

該研究系統(tǒng)闡明了根系與菌絲在熱帶森林土壤碳匯中的相對作用，凸顯了根系性狀在碳固存中的核心地位。研究人員建議，在熱帶森林恢復(fù)與管理中，應(yīng)優(yōu)先選用具備高效碳輸入能力的樹種，并結(jié)合菌根共生策略，以提升土壤碳匯功能。該成果深化了對熱帶森林碳循環(huán)機制的理解，也為全球熱帶地區(qū)的生態(tài)恢復(fù)提供了科學(xué)依據(jù)。

該研究首次系統(tǒng)揭示了植物根系在土壤有機碳積累中的主導(dǎo)作用，其貢獻(xiàn)約為外延菌絲的4倍。相關(guān)研究成果已近日發(fā)表在國際生態(tài)學(xué)權(quán)威期刊Global Change Biology上，為熱帶森林碳匯管理提供了新視角。論文共同第一作者為中國科學(xué)院華南植物園鶴山站博士生陳曉琳與博士后牟之建，劉占鋒研究員與王俊研究員為共同通訊作者。研究獲得了廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究旗艦項目和國家自然科學(xué)基金等資助。

圖. 根系與外延菌絲影響土壤有機碳動態(tài)及凈變化的概念圖。描述了新SOC形成、原有SOC激發(fā)效應(yīng)及其與SOC組分(如木質(zhì)素、DOC和微生物來源碳)之間的關(guān)系。綠色箭頭表示正向效應(yīng)，灰色箭頭表示負(fù)向效應(yīng)。變化速率指有無根系或菌絲處理間濃度的相對差異。POC：顆粒有機碳;MAOC：礦物結(jié)合有機碳。