论文标题：Forest Soil Microbiomes: A Review of Key Research from 2003 to 2023

论文链接：https://www.mdpi.com/1999-4907/16/1/148

期刊名：Forests

期刊主页：https://www.mdpi.com/journal/forests

当我们漫步于森林之中，目光往往被参天大树与繁茂植被所吸引，却鲜少留意脚下的土壤中，一个极其复杂且充满活力的微观世界，正默默维系着整个生态系统的健康与平衡。来自罗马尼亚奥拉迪亚大学的Cristian Onet博士及其合作者，系统梳理了2003年至2023年间森林土壤微生物研究的关键进展，并在 Forests 期刊发表综述，为森林保护与可持续管理提供了科学依据。

研究内容与主要发现

该综述聚焦于森林微生物群落对外界干扰的响应，从102篇代表性文献中提取数据，按研究区域和主题进行分类分析（表1）。文章围绕细菌在森林生态系统中的功能、微生物群落对气候变化的响应，以及细菌在生态系统过程中的调节作用展开深入探讨。

表1. 按洲和研究主题分布的文章中的重要数据。

1.森林土壤中的细菌生态学

尽管传统研究多聚焦于真菌，细菌同样是森林土壤中不可或缺的核心组分。二者并非孤立存在，而是通过形成菌根圈、微生物垫等结构密切互作（图1）。真菌的生物量为细菌提供了多样化的微生境，而细菌则在有机质分解与养分循环中扮演关键角色。细菌分布于散土、根际、凋落物层和枯木等多种生境，其群落组成受土壤类型、植被特征、养分状况、干扰机制及生物互作等多重因素调控。细菌不仅驱动碳、氮、磷等元素的生物地球化学循环，还与菌根真菌形成共生体系，共同影响生态系统对全球变化的响应。

图1. 森林中细菌群落的作用和影响。灰色虚线表示细菌、真菌和植物之间可能的相互作用。影响物种多样性的不同细菌栖息地显示在图的顶部（灰色）。图的底部以绿色显示细菌作为介质或生产者的不同功能。

2.树木植被和树木组成对土壤微生物群落的影响

植被类型显著影响土壤微生物的活性与群落结构（图2）。研究表明，竹林、松林、桉树林等不同林分类型中微生物群落差异明显，并呈现季节性变化。在极端干旱区，防护林土壤中细菌可占微生物总量的80%以上。对韩国五台山森林的四年连续观测显示，冷杉林中反硝化细菌占优，但气候变化对微生物群落的影响在不同森林类型间无显著差异，表明其影响具有普遍性。混交林通过改变凋落物组成与根系特征，进而调控土壤微生物的功能多样性，并影响土壤肥力。树木与菌根真菌之间复杂而紧密的共生关系，进一步强调了植被与微生物协同演化的重要性。

图2. 由于植被类型和多样性引起的森林微生物群落的一般变化（图中上方绿色部分）和特定变化（图中下方绿色部分）。

3.森林人为胁迫下土壤微生物群落与植物相关微生物的相互作用

在人为干扰背景下，土壤微生物与植物相关微生物之间的关系愈发复杂且多层面（图3）。当前研究揭示了重金属污染、外来树种替代、历史土地利用及菌根共生体变化如何深刻影响微生物生态。如在重金属污染场地中，根际土壤的有机质、养分含量及相关酶活性均高于非根际土壤，且细菌丰度与铅浓度呈负相关。群落结构受pH、电导率、有机质与重金属含量共同影响。在智利，原生树种斜叶山毛榉即使生长于外来辐射松人工林附近，其根际微生物仍显著受干扰影响，β多样性分析表明土壤类型与立地条件是主要驱动因子。此外，美国阿巴拉契亚山脉的研究显示，历史干扰改变了森林微生物群落结构，增加了富营养型细菌与氮循环相关类群的丰度，同时也对菌根真菌产生负面影响。

图3. 生态系统变化（由于人为干扰和土壤-植物条件的综合影响）对各种土壤因素（左图）以及由此对森林微生物组（右图）的影响。

4.采伐对土壤细菌和真菌群落多样性和结构的影响

理解采伐对土壤细菌和真菌群落的影响对于可持续森林管理至关重要（图4）。合理的采伐实践可以减少对微生物群落的干扰，确保生态系统的长期健康与生产力。多项研究表明，所有森林采伐系统都会对土壤产生影响，特别是通过有机质移除和土壤压实这两种主要干扰方式，显著改变微生物群落的结构与功能。如采伐导致真菌多样性迅速降低，伴随多样性下降，枯木和凋落物分解效率下降进一步限制养分循环。影响程度因采伐强度、土壤类型与环境条件而异，部分效应可持续多年。

图4. 采伐梯度对森林微生物群落（右图）和控制森林变化的各种因素（左图）的影响。颜色越深表示影响越大。

5.森林生态系统恢复过程中土壤微生物群落演替的模式

微生物群落的动态是评估森林生态系统恢复力的重要指标。当前研究发现，土壤碳氮储量是驱动微生物群落结构变化的关键因子，其变化幅度与群落恢复力密切相关；木材采伐和计划烧除会改变细菌和/或真菌的多样性；受干扰森林中细菌群落变化与r选择细菌门（如变形菌门）相对丰度增加相关；原生微生物区系的选择确保了恢复过程中存在可持久的微生物库。菌根真菌形成的菌丝网络在养分输送中发挥关键作用，是森林恢复成功与否的重要决定因素。

6.全球变化对森林生态系统内细菌群落的影响

森林覆盖地球约30%的陆地面积，是全球生物多样性的重要载体。然而，气候变化正通过升温与极端事件（如干旱、热浪、暴雨）深刻影响森林生态系统的功能。土壤微生物群落的组成、丰度、多样性及其与植物根系的互作均在发生改变，但目前对这一过程的理解仍十分有限。微生物群落结构的变化可成为生态系统功能退化的早期预警信号，因而深入理解全球变化对森林细菌群落的影响，对于制定有效保护策略至关重要。

研究总结

森林土壤微生物组的研究提醒我们：生态系统的健康不仅取决于可见的植物群落，更依赖于那些无形的微小生命。细菌与真菌通过养分循环、分解作用与共生关系，默默支撑着森林的生机与活力。在全球变化背景下，这些“隐形守护者”既是森林健康的敏感指标，也是其适应环境变化的关键力量。未来研究需将微生物监测纳入森林健康评估体系，在管理与恢复实践中重视微生物群落的保护，开展长期定位观测，并推动多学科交叉融合，以突破技术瓶颈，深化对森林生态系统内在机制的理解。

Forests 期刊介绍

主编：Giacomo Alessandro Gerosa, Catholic University of Brescia, Italy

期刊主要涵盖林业及相关领域的最新科研成果。期刊目前已经被 Scopus、SCIE、Ei Compendex 等多个学术数据库收录。