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为明确 AM 和外生菌根（ECM）树木对土壤有机碳（SOC）固存、氮（N）和磷（P）保留的影响，东北林业大学研究人员开展相关研究。结果显示 AM 树木主导地位影响显著，该研究可为精准森林管理提供依据。
在广袤的森林世界里，树木与真菌之间存在着奇妙的共生关系。大约 80% 的植物物种都会和菌根真菌建立联系，在温带森林中，树木主要与丛枝菌根（Arbuscular mycorrhiza，AM）真菌或外生菌根（Ectomycorrhizal，ECM）真菌共生。这两种真菌在植物获取养分、抵抗环境压力方面发挥着关键作用，但它们对土壤碳（C）固存、氮（N）和磷（P）保留的影响却差异很大，一直以来都存在诸多争议 。
传统观点认为，ECM 树木能通过 Gadgil 效应在森林土壤中固存更多的土壤有机碳（Soil organic carbon，SOC），因为 ECM 真菌可以降低凋落物分解速率，促进半分解腐殖质的形成。然而，这一理论并非在所有情况下都成立，它会随时间、空间以及土壤垂直剖面的不同而变化。在深层土壤中，由于 AM 菌丝占主导地位等原因，情况可能与表层土壤相反。近年来，也有研究表明 AM 树木在促进 SOC 固存和土壤养分供应方面有积极作用，比如改善土壤物理结构、通过激发效应和微生物泵功能增加微生物碳积累等。但目前对于 AM 真菌在深层土壤中对长期土壤碳储存和养分循环的贡献机制，人们了解得还很少。
为了填补这些知识空白，来自东北林业大学的研究人员开展了一项研究，该研究成果发表在《Applied Soil Ecology》上。研究人员假设土壤 C 固存、N 和 P 保留取决于 AM 树木的主导地位和土壤微生物特性，并围绕这一假设展开了多方面的探究。
在这项研究中，研究人员采用了多种技术方法。首先，他们选择了位于中国东北哈尔滨市的东北林业大学实验林场作为研究地点。在这个林场中，根据 AM 树木的占比，划分出高、中、低不同 AM 树木主导的地块。然后，研究人员测定了与 SOC、N、P 相关的一系列土壤参数，还运用宏基因组分析技术来研究土壤微生物特性。
研究结果表明：在土壤有机碳方面，与低 AM 地块相比，高 AM 地块的 SOC 含量是其 1.6 倍，同时真菌碳和呼吸活性显著增加。在土壤氮元素方面，高 AM 地块的总土壤氮（Total nitrogen，TN）、碱解氮（Alkali-hydrolyzable nitrogen，AN）、硝态氮（Nitrate-N）、微生物生物量氮（Microbial biomass nitrogen，MBN）和硝化速率均显著高于低 AM 地块。在土壤磷元素方面，高 AM 地块的总磷（Total phosphorus，TP）水平约为低 AM 地块的两倍，但有机磷和植物可利用磷却大幅下降 。此外，高 AM 地块中 C、N、P 功能基因的丰度分别比低 AM 地块增加了 3.6 倍、1.5 倍和 1.2 倍。通过偏最小二乘路径模型（PLS-PM）分析发现，AM 树木的主导地位，以及功能基因（五血红素细胞色素 c 亚硝酸还原酶 - nrfA、铁氧还蛋白依赖型硝酸还原酶 - narB）的相对丰度和优势菌门（奇古菌门 Thaumarchaeota、浮霉菌门 Planctomycetes 和芽单胞菌门 Gemmatimonadetes）是 SOC 固存、N 和 P 保留变化的主要预测因子。
在研究结论和讨论部分，研究人员指出，树木与菌根真菌的相互作用对森林生态系统功能，包括土壤碳固存和养分有效性有显著影响。该研究强调了高纬度温带森林中，土壤管理策略若要实现最大化土壤碳固存和长期养分有效性，就必须考虑树木菌根的主导地位。这一研究成果为基于树种菌根主导地位评估土壤碳固存、氮和磷保留提供了有力支持，也为精准的森林管理实践提供了科学依据，有助于提升土壤养分管理和土壤碳固存能力，对于保护高纬度温带森林的生态环境和可持续发展具有重要意义。
