综述：混合种植园对中国各地土壤微生物多样性和生态系统多功能性的影响：一项元分析

《Frontiers in Forests and Global Change》：Effects of mixed plantations on soil microbial diversity and ecosystem multifunctionality across China: a meta-analysis

混合林显著提升土壤微生物多样性（细菌香农指数+1.43%，真菌+7.4%）及生态系统多功能性（EMF指数+19.25%），其效应受氮 fixing 状态、年龄结构和树种组成影响，且微生物多样性正向驱动EMF。

　　混合林地作为一种关键的造林策略，正在全球范围内被广泛采用，以提升森林生态系统的稳定性和可持续性。然而，尽管其在生态系统功能方面的潜力被广泛认可，但关于其对土壤微生物多样性和生态系统多功能性（EMF）的影响仍存在不一致的结论。为了解决这一问题，本研究整合了121篇同行评审文献中的数据，通过系统性的元分析，评估了不同混合造林策略对土壤微生物多样性和生态系统多功能性的影响。研究结果表明，与单一树种林地相比，混合林地显著提高了土壤中细菌和真菌的香农多样性指数，分别提升了1.43%和7.4%。此外，混合林地还增强了关键的生态系统功能，包括土壤有机碳、养分可用性以及水分保持能力，同时降低了土壤容重。这些改善共同导致了生态系统多功能性指数（EMF）整体提升了19.25%。进一步分析显示，土壤微生物多样性和EMF之间存在显著的正相关关系，同时EMF还与土壤的物理特性密切相关。此外，混合造林对微生物多样性和生态系统功能的影响因具体的混合策略而异。本研究的结果强调了混合林地在提升土壤微生物多样性和生态系统多功能性方面的生态效益，为优化混合造林管理提供了科学依据，支持了更有效和可持续的造林实践。

森林生态系统覆盖了地球陆地面积的约31%，在维持全球生物多样性和提供生态系统服务方面发挥着至关重要的作用。这些服务包括碳储存、养分循环、水资源保护以及气候调节。近年来，由于对生态系统服务的需求增加以及避免过度砍伐天然森林带来的生态危机，全球人工林面积已经占到了总森林面积的约7%。值得注意的是，中国通过一系列大规模的造林项目，建立了世界上面积最大的人工林，占据了全球人工林面积的25%以上。中国的森林人工林具有显著的特征，其主要由速生木材树种如白杨和杉木组成，这些树种被用于高产木材生产。除了经济价值外，这些人工林还被战略性地建立以实现关键的生态功能，尤其是水土保持，这对于中国全国范围内退化土地的恢复至关重要。

尽管混合林地在提升生态系统功能方面被认为具有潜力，但其对土壤微生物多样性的影响仍然存在争议。一些研究表明，混合林地显著提高了土壤微生物多样性，这可能是由于其丰富的树种组成提供了多样化的有机输入，并促进了异质的微生境。例如，不同树种的落叶和根系分泌物为微生物提供了多种营养基质，同时改善了土壤微环境，增加了土壤养分的可利用性，从而支持了更丰富的微生物群落。而另一些研究则指出，混合林地对微生物多样性的影响并不显著，甚至在某些情况下可能带来负面影响。这种差异可能源于不同的树种组成、林分年龄以及种植密度等因素。因此，为了全面理解混合造林对土壤微生物多样性的影响，需要更系统和广泛的研究。

土壤微生物多样性被认为是生态系统多功能性的重要驱动因素，这一观点在许多研究中得到了支持。早期的研究多集中于植物多样性对生态系统功能的影响，而随着分子生物学技术的发展，土壤微生物多样性与生态系统多功能性之间的关系逐渐受到关注。已有研究发现，土壤微生物多样性与生态系统多功能性之间存在显著的正相关，表明微生物群落的丰富度和结构对生态系统功能具有积极的促进作用。进一步的研究还发现，真菌多样性对生态系统多功能性的提升作用更为显著，而细菌多样性的影响则相对较小。这种差异可能反映了不同微生物类群在生态系统功能中的不同角色，例如真菌在分解复杂有机物方面的作用更为突出，而细菌则更依赖于土壤的理化条件和环境变化。

本研究通过整合中国地区的332组数据，采用随机效应模型进行元分析，全面评估了混合林地对土壤微生物多样性和生态系统多功能性的影响。研究结果表明，混合林地在提升土壤微生物多样性方面具有显著效果，但其对生态系统功能的影响则因具体的混合策略而有所不同。例如，含有固氮树种的混合林地显著提高了真菌的香农指数，而广叶树种混合林地则主要增强了细菌的多样性。此外，混合林地对土壤物理化学性质的影响也表现出一定的差异，如土壤有机碳、氮素含量和水分保持能力均有所提升，而土壤容重则有所下降。这些变化表明，混合林地在改善土壤结构和功能方面具有重要作用。

研究还发现，生态系统多功能性与土壤微生物多样性和物理特性之间存在显著的关联。例如，土壤水分含量的增加与生态系统多功能性的提升呈正相关，而土壤容重的降低则有助于提高土壤的通气性和微生物活性。这些发现强调了土壤结构和环境条件在维持生态系统功能中的关键作用。然而，尽管这些因素对生态系统多功能性有显著影响，它们仅能解释其部分变化，说明还有其他未被考虑的变量，如地上生物多样性、枯落物质量以及气候条件，可能也对生态系统多功能性的调节起到重要作用。

在混合造林策略的选择上，研究结果表明，不同类型的混合方式对土壤微生物多样性和生态系统功能的影响存在差异。例如，含有固氮树种的混合林地在提升真菌多样性方面效果更显著，而广叶树种的混合林地则在促进细菌多样性方面表现突出。这可能与不同树种对土壤养分输入和分解过程的影响有关。固氮树种通过与微生物共生固定氮素，增加了土壤中氮素的可利用性，从而促进了真菌的生长和多样性。而广叶树种的落叶分解速度快，提供了更多可被细菌利用的可溶性碳和养分，因此更有利于细菌多样性的提升。此外，林分年龄结构也对混合造林的效果产生影响，未成林的混合林地在降低C/N比方面表现更明显，这可能与新物种引入后枯落物质量和数量的增加有关，从而促进了微生物活动和氮素矿化。

本研究还发现，混合造林对生态系统多功能性的提升具有显著的正向作用，但其影响的强度和方向可能因不同的混合策略而有所不同。例如，不同类型的混合林地在提升土壤微生物多样性方面表现出不同的效果，而对土壤物理化学性质的影响也存在差异。这表明，混合造林的生态效益并非单一的，而是依赖于具体的树种组合、林分年龄以及管理方式。因此，在实际应用中，需要根据具体的生态目标和环境条件，灵活选择和调整混合造林策略，以实现最佳的生态效益。

尽管本研究提供了重要的科学依据，但仍存在一些局限性。例如，研究主要集中在已报告的变量上，未能涵盖所有可能影响混合造林效果的因子，如混合比例和林分年龄。此外，研究的地理范围和样本量有限，可能无法全面反映不同混合比例和树种组合对土壤微生物多样性和生态系统功能的综合影响。因此，未来的研究需要进一步扩大样本范围，增加对深层土壤微生物群落的调查，并探索更多样的树种组合，以更全面地理解混合造林对生态系统功能的影响机制。

综上所述，本研究揭示了混合林地在提升土壤微生物多样性和生态系统多功能性方面的显著生态效益。同时，研究也表明，混合造林对生态系统功能的影响受到多种因素的调控，包括树种组成、林分年龄以及固氮能力等。这些发现为优化混合造林管理提供了理论支持，也为实现可持续的生态系统服务和生物多样性保护提供了实践指导。未来的研究应继续深入探讨混合造林对土壤微生物群落的长期影响，以及其在不同生态系统中的适用性和生态效益。