近日，水土保持学院联合中国林业科学研究院高原林业研究所在澳洲坚果林农复合模式土地利用变化与土壤碳汇功能方面取得研究进展，相关成果以题为以“Divergent responses of soil bacterial rare and abundant biospheres to conversion of primary forest to macadamia-based agroforestry systems in southwest China”和“Effects of introduced macadamia on soil organic carbon and water stocks in subtropical agroforestry systems of southwestern China”连续发表于国际农林科学领域顶级期刊 Industrial Crops & Products（中国科学院农林科学一区TOP期刊，影响因子6.2）上，青年教师徐凡迪为第一作者，中国林业科学研究院高原林业研究所李帅锋研究员和苏建荣研究员分别为通讯作者。通过对林农复合系统土壤有机碳固存与水分协调机制、土壤微生物群落结构与功能响应等方面的研究，为我国西南热带亚热带山区澳洲坚果产业在“双碳”战略下的绿色转型与精准管理提供科学支撑。
澳洲坚果因其优质的可食果仁和持续增长的市场需求在我国云南省的种植规模快速扩张，澳洲坚果林农复合系统作为一项能够实现生态效益与经济效益协同发展的可持续土地利用策略，得到了大力推广，而天然林向澳洲坚果种植模式的大规模转变成为主要林地利用模式。
为此，本研究通过分析林地转换为澳洲坚果林农复合模式土壤有机碳与水储量的影响，揭示澳洲坚果林农复合模式土壤有机碳-水耦合与植物功能性状的调控途径（图1）。本研究聚焦了天然林向澳洲坚果林农系统转换后0–100cm剖面的土壤有机碳库和水分库变化。发现相较天然林（261 t/hm?），澳洲坚果纯林与林农复合系统均导致土壤碳储量显著下降，但同时促进了土壤水分储量的补偿性提升。同时发现，地上生物量直接正向驱动碳固存，却对土壤水储量形成负向效应；比叶面积和叶片磷含量通过调控地上生物量间接影响碳汇功能。此外，0–20cm表土层呈现碳-水协同耦合关系，而在20–100cm深层土中解耦。
图1 林地转换对土壤有机碳与水储量的影响
同时，研究聚焦于天然林向不同澳洲坚果林农复合系统转换过程中，土壤细菌“稀有生物圈”（低丰度类群）与“丰富生物圈”（高丰度类群）在多样性、群落构建机制与共现网络稳定性方面的差异化响应。研究发现，在林农复合经营模式下，澳洲坚果间作芋头（MDP）和魔芋（MKP）显著提升了稀有细菌的α多样性，而纯林（MP）仅提升丰富细菌多样性，间作玉米（MMP）则未见明显提升。这表明，高覆盖度的多年生林下作物可通过增加凋落物多样性和稳定微气候为稀有微生物提供生态位避护所。
进一步研究发现，土壤pH对稀有与丰富细菌的多样性和群落组成均具有最高解释力。但两类微生物对养分的敏感路径出现分化——丰富细菌偏好速效磷富集（富营养策略），而稀有细菌受速效钾负向约束（寡营养特化策略）。共现网络分析揭示，在该林农复合系统中，丰富细菌占据核心拓扑位置，并构成了绝大多数关键节点。尽管稀有类群承担着“微生物种子库”的功能储备角色，但群落的网络结构稳定性主要由丰富类群支撑。群落构建分析表明，随机过程驱动了土壤细菌稀有与常见类群群落构建，但其具体机制截然不同——稀有细菌受扩散限制主导，丰富细菌受生态漂变支配。值得注意的是，当环境差异（如pH梯度）扩大时，稀有细菌面临更强的异质性选择压力，体现出其作为环境变化指示的潜力。
图2 林地转换过程中对土壤细菌常见与稀有类群的驱动因子与群落构建过程
第一单位均为开云在线平台-开云网页版水土保持学院，该研究工作得到了云南省基础研究计划重点项目（2024AS070016）的支持.
文章链接：https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2025.121344
https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2026.123562
