森林恢复的难题怎么解？“植物-菌根协同”给出答案

在全球森林退化与气候变化的双重挑战下，传统森林恢复模式正面临瓶颈——土壤碳库恢复缓慢、生态系统多功能性提升不足。能否找到一条既能高效固碳又能全面提升生态韧性的新路？一项最新研究将希望寄托于我们脚下看不见的“地下盟友”：菌根真菌。

我们团队（中国科学院华南植物园恢复生态学团队），联合德国、美国等多家国际科研机构进行的研究发现，森林恢复的关键不只在“地上”，还在“地上-地下”的协同。科研人员在国际生态学顶级期刊Trends in Ecology and Evolution（《生态学与进化趋势》）发表了综述文章，系统阐述了植物-菌根共生体在地下碳库形成与生态系统多功能性维持中的核心调控作用，并提出一套可操作的“植物-菌根协同”森林恢复新框架，为协同提升森林碳汇能力与生态韧性提供了科学路径。

核心发现：“地下盟友”的协同智慧

想要了解这个新框架的意义，首先得认识下森林恢复的“地下盟友”——菌根真菌，以及它们如何以互补方式驱动土壤碳库形成、提升生态功能。常见的菌根真菌主要有两大类：丛枝菌根（AM）和外生菌根（ECM）。

AM植物是高效的“深层碳工程师”。一方面，植物的深根会掉落凋落物、产生根系分泌物；另一方面，AM植物的菌丝网络长得快、伸得远，能把这些“碳原料”送到深层土壤，和土壤中矿物结合，形成有机质（MAOM），有利于长期固碳、涵养水源、维持深层土壤肥力。

而ECM植物则扮演着“表层活性管家”的角色。它会产生分解缓慢的凋落物，并通过与腐生菌竞争氮源等机制，促进表层土壤中颗粒有机质（POM）的积累，对维持土壤孔隙结构、活性养分供给、微生物活性和短期生产力具有关键作用。

更妙的是，AM与ECM两位“盟友”还会“搭伙干活”。在物种丰富的混交林中，两者协同作用能够同时优化土壤剖面不同深度的碳库：AM主导的深层MAOM固碳提供长期稳定性，ECM主导的浅层POM库则支撑系统活性和养分循环。这种协同不仅显著提升整体碳储量，还同步增强了森林的养分保持力、抗旱性、抗干扰能力及生物多样性支撑等生态系统多功能性，实现了“碳汇”与“多功能”的共赢。

框架使用“说明书”：“评估-选种-接种-监测”四步走

基于对菌根功能的深刻理解，研究团队构建了一套面向实际应用的“评估-选种-接种-监测”四步恢复框架，为全球森林恢复提供了清晰的操作蓝图。

第一步，做调查，摸“家底”。该框架始于深入的本底评估，尤其要考虑当地气候、土壤特性、现有植被及优势菌根类型等。例如，热带地区以AM主导，而温带/北方森林则需关注AM/ECM的混合策略。

第二步，看互补，选树种。物种选择是这一框架的关键阶段，核心在于利用植物功能性状的互补性：结合深根与浅根物种、速生与慢生树种、以及AM和ECM相关树种以优化资源利用效率和碳在土壤剖面中的分布。

第三步，接种本地化菌根，重建退化土壤微生物网络。菌种不是随便找的，要优先选用具有高效固碳能力的本地菌株，从而提升植物定殖成功率和胁迫耐受性。

最后一步，就是要进行持续的动态监测与适应性管理，确保恢复效果不跑偏。通过追踪POM/MAOM比例等关键土壤参数以及生物多样性指标，实时调整管理策略。

60年混交林，碳储量多40%！新框架惠及全球生态修复

我们团队的刘占锋老师提出：“植物-菌根共生是超过4.5亿年自然演化的智慧结晶，我们的框架首次将其转化为可量化、可操作的森林恢复工具”。我们团队在热带海岸台地植被恢复实践已经证明了效果：同样是60年恢复期，相较于单一树种人工林，用“植物-菌根”共生种植的混交林土壤碳储量显著提升约40%，生物多样性也得到了同步的恢复。

同时，我们提出的框架还为《昆明-蒙特利尔全球生物多样性框架》提供了关键的“地下解决方案”，不仅为应对气候变化和生物多样性丧失危机提供了“双赢”策略，还标志着森林恢复理念从单纯“种植树木”向科学“生态系统功能设计”的范式转变。

整合植物-菌根关系的土壤碳汇与生态系统多功能性协同恢复概念框架

（图片来源：中国科学院华南植物园）

展望未来，我们团队还有更长远的计划。我们呼吁将菌根功能性状纳入全球森林恢复的评估与指标体系，并计划依托TreeDivNet和Sino-BEFNet等研究网络开展跨区域联网研究与验证，让这一源于自然的智慧能够惠及全球生态修复实践。

注：相关研究成果发表在《生态学与进化趋势》，中国科学院华南植物园博士后李腾腾为论文第一作者，刘占锋研究员与德国莱比锡大学Nico Eisenhauer教授为共同通讯作者。研究获得了国家重点研发计划、广东基础与应用基础研究旗舰项目和国家自然科学基金等项目资助。

参考文献：

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：科普中国
作者：李腾腾（中国科学院华南植物园）

监制：中国科普博览