森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體，因而針對森林群落結(jié)構(gòu)及其影響因素的研究一直受到廣泛關(guān)注，為林業(yè)生產(chǎn)和管理提供重要參考。然而，以往研究多關(guān)注土壤養(yǎng)分等環(huán)境因子對森林群落結(jié)構(gòu)的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)存在很大不確定性。土壤微生物作為重要的生物因子，其對群落結(jié)構(gòu)的影響也逐漸受到重視。近期大量的控制實驗研究表明，土壤微生物，尤其是菌根真菌也是影響群落結(jié)構(gòu)的重要因素，可以在不同土壤養(yǎng)分條件下驅(qū)動不同的生態(tài)過程，進而影響多樣性和生物量等群落結(jié)構(gòu)。相較于熱帶森林群落，溫帶森林通常包含較多的外生菌根（EM）樹種，其與叢植菌根（AM）樹種的土壤養(yǎng)分競爭過程可能是驅(qū)動溫帶森林結(jié)構(gòu)變化的重要因素。然而目前為止，很少有研究在自然狀態(tài)下揭示溫帶森林群落結(jié)構(gòu)與樹種菌根類型及土壤之間的關(guān)系，樹種菌根類型影響溫帶森林群落結(jié)構(gòu)的機制尚不明確。
鑒于此，中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所天然林生態(tài)組的博士生毛子昆，在導(dǎo)師王緒高研究員的指導(dǎo)下，與哥倫比亞羅薩里奧大學(xué)和美國加州大學(xué)的研究人員進行合作，基于長白山25ha闊葉紅松林樣地的大樹（DBH ≥ 10 cm）和土壤數(shù)據(jù)，運用空間分析方法，分析了菌根類型和土壤養(yǎng)分等對群落多樣性和地上生物量的作用。研究發(fā)現(xiàn)，AM樹種和EM樹種與土壤養(yǎng)分條件的關(guān)系存在差異，且AM樹種主要影響群落多樣性，而EM樹種主要影響群落生物量，進而導(dǎo)致群落多樣性和生物量隨土壤肥力呈現(xiàn)相反的變化趨勢（圖1）。研究結(jié)果揭示了土壤養(yǎng)分和菌根真菌在溫帶森林群落結(jié)構(gòu)形成過程中的主導(dǎo)作用，闡釋了樹種菌根類型調(diào)控森林群落結(jié)構(gòu)的潛在機制（圖2）。
該研究以“Tree mycorrhizal associations mediate soil fertility effects on forest community structure in a temperate forest”為題在New Phytologist上發(fā)表（doi: 10.1111/nph.15742）。天然林生態(tài)組博士生毛子昆為第一作者，王緒高研究員為通訊作者。該研究得到了中國科學(xué)院B類先導(dǎo)專項、國家自然科學(xué)優(yōu)秀青年基金、重點基金和面上基金等項目的支持。
圖1.長白山樣地分析結(jié)果（AGB：地上生物量；SWI：香農(nóng)-維納多樣性指數(shù)）
圖2.不同菌根類型樹種與土壤肥力的關(guān)系及其對森林群落結(jié)構(gòu)的影響
