造林和再造林是全球變化背景下重要的生態(tài)恢復(fù)手段，而土壤微生物生物量碳（MBC）、氮（MBN）、磷（MBP）及其化學(xué)計(jì)量比是衡量生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)。然而，造林和再造林如何重塑土壤微生物碳、氮、磷儲(chǔ)量及其化學(xué)計(jì)量比，其背后的主導(dǎo)驅(qū)動(dòng)因素仍缺乏全球尺度的系統(tǒng)認(rèn)識(shí)。

針對這一問題，本研究通過整合全球103項(xiàng)研究的1091組配對觀測數(shù)據(jù)，從微生物視角評估了造林和再造林的生態(tài)恢復(fù)潛力。研究發(fā)現(xiàn)，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(nóng)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(jié)果表明在撂荒地和農(nóng)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(jié)果支持了“Redfield比率”假說（該假說認(rèn)為微生物C:N:P比值在環(huán)境中趨于穩(wěn)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(diào)控策略。研究進(jìn)一步分析后發(fā)現(xiàn)，造林和再造林后MBN:MBP隨海拔升高而降低，提示低海拔地區(qū)可能面臨微生物磷限制風(fēng)險(xiǎn)（圖1）。

該研究強(qiáng)調(diào)，未來植樹造林應(yīng)優(yōu)先選擇撂荒地和農(nóng)田進(jìn)行造林，同時(shí)需關(guān)注海拔和養(yǎng)分平衡管理，以提高造林和再造林對生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)成效。研究成果為制定科學(xué)的造林和再造林策略提供了重要理論依據(jù)。

相關(guān)研究成果在線發(fā)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(xué)郭劍芬教授和中國科學(xué)院地球環(huán)境研究所陳驥研究員。該研究獲國家自然科學(xué)基金、福建省科技廳國際合作項(xiàng)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。