地球環境所揭示造林和再造林對土壤微生物計量比的影響及驅動因素

造林和再造林是全球變化背景下重要的生態恢復手段，而土壤微生物生物量碳（MBC）、氮（MBN）、磷（MBP）及其化學計量比是衡量生態系統恢復質量的關鍵指標。然而，造林和再造林如何重塑土壤微生物碳、氮、磷儲量及其化學計量比，其背后的主導驅動因素仍缺乏全球尺度的系統認識。

針對這一問題，本研究通過整合全球103項研究的1091組配對觀測數據，從微生物視角評估了造林和再造林的生態恢復潛力。研究發現，造林和再造林使MBC、MBN和MBP含量分別顯著提升71.6%、80.0%和76.6%（圖1）。其中，在撂荒地造林使土壤MBC、MBN和MBP分別增加了28.4%、125.5%和196.4%，在農田造林使土壤MBC、MBN和MBP分別增加了168.2%、232.7%和91.5%。以上的結果表明在撂荒地和農田造林對于提高土壤微生物生物量增加有顯著作用（圖1）。需要注意的是，造林和再造林未改變MBC:MBN與MBC:MBP比率的結果支持了“Redfield比率”假說（該假說認為微生物C:N:P比值在環境中趨于穩定），但MBN:MBP的升高揭示了造林后微生物對氮磷資源的差異調控策略。研究進一步分析后發現，造林和再造林后MBN:MBP隨海拔升高而降低，提示低海拔地區可能面臨微生物磷限制風險（圖1）。

該研究強調，未來植樹造林應優先選擇撂荒地和農田進行造林，同時需關注海拔和養分平衡管理，以提高造林和再造林對生態系統的恢復成效。研究成果為制定科學的造林和再造林策略提供了重要理論依據。

相關研究成果在線發表在國際著名期刊Journal of Applied Ecology。論文第一作者為博士生張磊，通訊作者為福建師范大學郭劍芬教授和中國科學院地球環境研究所陳驥研究員。該研究獲國家自然科學基金、福建省科技廳國際合作項目等資助。

Zhang, L., Wang, H., Guo, J., Lin, W., Hui, D., Zhong, X., Pe?uelas, J., &Chen, J. (2025). Forestation of abandoned and farmed lands enhances soil microbial biomass carbon, nitrogen and phosphorus compared to grassed and forested lands: A meta-analysis. Journal of Applied Ecology.

https://doi.org/10.1111/1365-2664.70109

圖1 造林和再造林前土地利用變化對微生物生物量碳、氮、磷含量影響以及微生物生物量氮:磷的比值隨海拔高度的變化。