环境因子驱动外生菌根真菌探索类型比例的全球格局及其对森林碳汇的启示

本研究通过整合全球310个森林样地的458组观测数据，揭示了环境因子（纬度、林龄、氮沉降等）如何驱动外生菌根真菌(EMF)接触/短距(CS)和中距/长距(ML)探索类型的比例变化。研究发现CS比例随林龄线性下降而ML非线性上升，且二者对氮沉降和纬度呈现反向单峰响应。该成果为理解森林演替过程中养分获取策略转变及碳汇功能提供了新视角。

　　

在森林生态系统中，外生菌根真菌(EMF)与树木形成的共生关系如同地下世界的"超级市场"，它们通过形态各异的菌丝网络帮助宿主获取养分，同时深刻影响着全球碳循环。然而，这些真菌的"采购策略"——即接触/短距(CS)和中距/长距(ML)探索类型如何响应环境变化，一直是生态学界的未解之谜。随着气候变化加剧，理解这种响应机制对预测森林碳汇能力至关重要。

中国的研究人员联合国际团队在《Geoderma》发表的研究，首次通过整合全球58项研究、458个森林样地数据，揭示了环境因子对EMF探索类型的调控规律。研究采用随机森林模型(RFM)和广义加性混合模型(GAMM)分析生物、气候、土壤和地貌四类因子，结合全球森林年龄数据集(GFAD)和WorldClim气候数据，构建了探索类型的全球分布图谱。

关键方法

研究团队通过文献计量提取全球310个森林样地的EMF群落数据，利用DEEMY数据库统一探索类型分类。结合1 km分辨率土壤数据(Shangguan et al., 2014)和0.5°网格林龄数据(Poulter et al., 2019)，采用机器学习与非线性模型解析环境驱动机制。

4.1 林龄相关变化

研究发现CS比例随林龄线性下降，而ML呈饱和增长趋势，在200-300年达到平台。这表明成熟森林更依赖ML获取有机养分，如云杉(Picea)林随林龄增加显著提升土壤碳储量，印证了ML在碳固定中的关键作用。

4.2 土壤因子影响

镁(Mg)浓度升高使CS/ML比值显著降低，每增加1 cmol kg^-1交换性镁，ML比例提升4.1%。特别在松属(Pinus)宿主中，低pH(<5.5)土壤更富集ML型EMF，这与酸性环境下有机质分解需求增加有关。

4.3 气候与氮沉降效应

氮沉降呈现"阈值效应"：2-3 g N m^-2 y^-1时CS比例达峰值(58%)，而ML降至最低(29%)。超过该阈值后，磷限制可能促使ML重新增加，如热带森林中长距(L)类型对高氮的适应性进化。

4.4 纬度格局

探索类型比例呈现显著纬度分异：温带森林(40°N)CS占比最高(63%)，而寒带和热带则以ML为主导。这种格局与Tedersoo等提出的真菌多样性"单峰曲线"相呼应，揭示了资源获取策略的地理分异。

这项研究首次系统阐明了EMF探索类型的全球分布规律，其创新性体现在三方面：一是揭示了氮沉降的"双阈值效应"，为临界负荷研究提供新指标；二是发现镁元素对菌丝形态的独特调控，填补了矿质营养-菌根互作的研究空白；三是建立了林龄-探索类型-碳储量的关联模型，为预测森林碳汇对气候变化的响应提供了理论框架。正如作者指出，未来需结合菌丝寿命(J?rgensen et al., 2025)等新性状，才能更全面理解EMF在"碳中和"目标中的生态功能。