在“世界屋脊”青藏高原的高寒草地，蕴藏着巨大的土壤碳库，它如同一个隐藏的气候稳定器，影响着地球气候的未来。然而，这一碳库在更高海拔的极端环境中是否稳定？土壤中的微生物是否影响着碳的去留？为探寻答案，我们走向青藏高原，试图揭开土壤碳命运背后的微生物角色。
导 读
高寒生态系统是地球上最脆弱且关键的陆地类型，蕴藏着巨大的土壤有机碳库，成为全球碳循环与气候反馈的重要一环。青藏高原被誉为研究气候变化对土壤碳库影响的“天然实验室”，尤其在海拔4000至5000米的极高寒区，环境敏感，变化信号最为显著。然而，这一极寒区碳库动态及稳定性机制尚缺乏系统认识。更关键的是，真菌作为驱动有机质分解和碳固定的重要土壤生命类群，其在这种极端环境中所起的具体作用仍不清楚。基于此，我们沿青藏高原4000–5000米的海拔梯度开展系统研究，试图揭示真菌群落变化如何影响土壤碳命运，为理解高寒生态系统的气候响应提供新视角。
图1 图文摘要
1. 高海拔真菌群落变化与土壤碳动态的联系
随着海拔升高，青藏高原高寒草地的土壤有机碳显著减少，这一过程伴随着真菌功能群落组成的变化：外生菌根真菌在更高海拔地区逐渐占据主导地位，而非木质素腐生菌则显著减少（图2）。随机森林与相关性分析进一步显示，这两类真菌之间的相互作用是土壤有机碳含量降低的关键驱动因素（图2），凸显出真菌功能类群之间的“生态博弈”在高寒碳动态中的核心作用。
图2 高寒生态系统不同海拔梯度下真菌群落组成及其与土壤有机碳含量的关系
2. 真菌权衡—酶活—碳周转的关系
进一步分析结果表明，真菌功能类群与土壤酶活性密切相关。外生菌根真菌的丰度与过氧化物酶活性显著正相关（图2），表明其通过促进难降解有机碳的分解，加速高海拔区域碳周转过程。这一发现与传统认为外生菌根真菌促进碳积累的观点存在明显差异。
图3 真菌功能类群（属水平）与有机碳和土壤肥力的关系
3. 环境因子对真菌权衡关系的调控作用
真菌功能类群之间的竞争关系不仅受土壤养分状况的影响，也受气候条件的调控。随着海拔升高，土壤肥力下降，外生菌根真菌在与宿主共生及利用难降解有机质方面表现出更强优势，其丰度随之增加；而非木质素腐生菌则更依赖快速养分循环，导致其在高寒养分受限的环境中逐渐退化（图3）。同时，气候因子也在塑造这一权衡格局中发挥作用：在更加湿寒的条件下，外生菌根真菌通过共生和菌丝特性以及更高的耐受性，展现了相较于非木质素腐生菌更强的生存能力（图4）。这一现象表明，高海拔极端环境通过“环境筛选”和“养分竞争”双重机制，塑造了耐寒性更强、资源依赖度更低的外生菌根群落，进而影响高寒土壤碳动态变化。
图4 环境因子与真菌功能群组成的关系
总结与展望
本研究通过对青藏高原海拔4000–5000米区域的系统调查，发现随着海拔升高，土壤有机碳含量显著下降，这与关键真菌功能类群之间的权衡关系及其专属酶活性密切相关。在更高海拔，外生菌根真菌通过与非木质素腐生菌的竞争占据主导，进而加速了极高寒环境下土壤碳的周转。这一发现填补了高海拔地区土壤碳过程研究的空白，也为理解高寒生态系统在全球气候变化中的响应机制提供了新证据。未来亟需结合长期观测与分子功能实验，深入解析真菌介导的土壤碳过程机理，并将其纳入生态系统模型，以提升在气候变化背景下对高寒土壤碳命运的预测能力。
作者信息：
吴一平，西安交通大学教授、博士生导师，获国家青年人才计划、陕西省“百人计划”和陕西省科技创新团队带头人。新当选亚洲大洋洲地球科学学会（AOGS）生物地球科学（BG）分会主席。主要研究方向为生态系统水—碳—氮循环、生态修复与全球变化生态学。在PNAS, Nature Communications, Global Change Biology, Engineering, Communications Earth & Environment 等国际知名期刊发表论文百余篇。担任 Carbon Balance and Management、Engineering、Journal of Environmental Management以及《农业环境科学学报》等国内外知名期刊主编、副主编或编委。
陈文青，西北农林科技大学教授、博士生导师，获国家林业和草原局“科技创新青年拔尖人才”和陕西省创新人才攀登工程“中青年科技创新领军人才”。主要研究方向为土壤微生物与全球变化生态学。在 Current Biology, New Phytologist, Journal of Ecology, Journal of Applied Ecology, Soil Biology & Biochemistry 等国际期刊以第一或通讯作者发表论文20余篇。参编农业农村部“十三五”、“十四五”规划教材3部，国际和国内专著3部。主持农业农村部科技攻关项目、国家自然科学基金面上项目以及国家林业和草原局科技创新人才等项目10余项。
原文信息：
Meng Z., Wu Y., Chen J., et al. (2026). The trade-offs among fungal guilds are associated with soil organic carbon dynamics in alpine ecosystems. The Innovation Geoscience 4:100178. DOI:10.59717/j.xinn-geo.2025.100178
