森林恢復(fù)對土壤有機(jī)碳(SOC)積累至關(guān)重要，但其穩(wěn)定性與有機(jī)質(zhì)分子復(fù)雜度及微生物活動(dòng)的互作機(jī)制尚不清楚。該研究選取鼎湖山和鶴山不同恢復(fù)階段的森林，創(chuàng)新性地結(jié)合熱裂解-氣相色譜/質(zhì)譜(THM-GC-MS)和高通量測序技術(shù)，在分子水平解析了有機(jī)質(zhì)復(fù)雜度與微生物功能的動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)，發(fā)現(xiàn)有機(jī)質(zhì)分子多樣性隨恢復(fù)提升，O層和A層的有機(jī)質(zhì)α多樣性均顯著增加，且微生物功能多樣性與生物量可解釋50%以上的SOC和分子復(fù)雜度變化。

中國科學(xué)院華南植物園恢復(fù)生態(tài)學(xué)團(tuán)隊(duì)研究進(jìn)一步揭示了不同土層的差異化調(diào)控機(jī)制：在O層土壤中，微生物功能多樣性增加但生物量減少，導(dǎo)致有機(jī)質(zhì)分子復(fù)雜性增加而有機(jī)碳含量降低;A層土壤則呈現(xiàn)微生物生物量與功能多樣性同步提升，共同促進(jìn)有機(jī)碳積累和分子復(fù)雜性增強(qiáng)。這種分層差異主要受微生物養(yǎng)分限制狀況驅(qū)動(dòng)，同時(shí)初始凋落物組成決定了微生物分解產(chǎn)物的趨同或分化特征。該發(fā)現(xiàn)從分子層面闡明了森林恢復(fù)對增強(qiáng)土壤有機(jī)質(zhì)穩(wěn)定性的積極作用。研究結(jié)果強(qiáng)調(diào)森林恢復(fù)能有效提升有機(jī)質(zhì)分子復(fù)雜度，增強(qiáng)碳穩(wěn)定性，改善土壤養(yǎng)分(如氮磷供給)可緩解微生物限制，維持其功能多樣性，恢復(fù)實(shí)踐中需兼顧植被(凋落物輸入)與土壤管理，以優(yōu)化碳固存。

該研究首次從分子層面揭示了森林恢復(fù)過程中土壤養(yǎng)分狀況對微生物功能多樣性與有機(jī)碳分子復(fù)雜性關(guān)聯(lián)的調(diào)控機(jī)制，為提升森林土壤碳固存能力提供了重要理論依據(jù)。研究成果不僅深化了對森林土壤碳循環(huán)機(jī)制的理解，強(qiáng)調(diào)了土壤養(yǎng)分可利用性在維持微生物功能多樣性中的關(guān)鍵作用，更為實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)下的森林恢復(fù)實(shí)踐提供了重要科學(xué)依據(jù)，對制定森林碳管理策略具有重要指導(dǎo)意義。

最新研究成果已近期發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊Journal of Environmental Management上。中國科學(xué)院華南植物園生態(tài)與環(huán)境科學(xué)研究中心的張靜副研究員為論文第一作者，劉占鋒研究員為通訊作者，研究得到了廣東基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究旗艦項(xiàng)目和國家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目資助。論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2025.126312

圖1. 土壤有機(jī)碳含量和分子復(fù)雜性的微生物驅(qū)動(dòng)機(jī)制及調(diào)控因素