研究背景：杉木作为我国南方地区最大的人工林栽植树种，对于木材产品供应、区域经济发展和气候调节具有重要作用。然而，社会发展对木材生产的迫切需求带来的强烈人为干扰（如化肥的添加和林下植被清除等）导致的群落结构简单和高密度严重影响和制约了杉木人工林的高效经营管理。土壤氮磷元素作为植物生长发育的必须营养元素，在维持杉木人工林生产力和参与土壤生物地球化学循环过程中发挥关键作用。当前大量研究对杉木人工林土壤氮磷元素的循环和利用策略展开探究，取得一系列丰硕的成果。然而，气候变化背景下杉木人工林对土壤氮磷元素的利用以及应对元素短缺的适应机制仍缺乏一定的理论基础。

图1. 研究样点概况

基于此，闫文德教授修复生态学团队以湖南省岳阳市平江县芦头林场、河南省信阳市浉河区国有信阳市南湾林场和广西壮族自治区柳州市融水县国有贝江河林场为研究样地，布设实验样地、采集土壤样品及测定土壤氮磷组分及相关的微生物群落，对温度降水梯度差异下杉木人工林氮磷元素利用及应对短缺的适应策略和机制开展进一步探究。

图2. 土壤氮循环示意图

研究结果：研究论文一结果表明从北至南年均温度和降雨的升高导致有机质输入的增加和土壤生物和非生物因素的变化，伴随土壤pH值的降低驱动了杉木人工林土壤氮组分、源和需求的变化，尤其是土壤硝态氮和氨态氮。具体而言，土壤氮有效性在年均降雨和温度较高的南亚热带区域增加，土壤氮循环策略由北至南由缓慢封闭获取转变为快速开放循环的趋势。机制模型分析进一步表明年均降雨和温度通过直接和间接改变土壤性质、碳组分含量以及氮组分之间的转化影响土壤氮有效性和循环。研究论文二结果表明南亚热带和北部亚热带地区磷循环相关的phoD细菌群落多样性较低，竞争较强，中亚热带地区的多样性较高，合作能力较强。放线菌与有机磷呈正相关，是与有机磷矿化关系最紧密的细菌类群。机理模型表明，土壤养分和pH在杉木人工林生态系统中从北到南的变化改变了phoD菌群及其优势种之间的竞争，从而提高了酸磷酸酶活性，改变了有机磷矿化过程。综上所述，两项研究结果综合强调了年均降雨和温度通过影响杉木人工林土壤变量进而在土壤氮磷活性塑造中的重要性，并为未来人工林的可持续管理提供了理论指导。此外，未来还应进一步研究土壤pH在全球气候变化背景下调节人工林土壤养分循环中的关键作用。

图3. 土壤有机磷调控示意图

近期两项成果分别以“Temperature and precipitation effects on soil nitrogen availability and cycling in Chinese fir plantations across subtropical China”和“Characteristics of Soil phoD-Harboring Bacteria and Phosphorus Availability in Subtropical Chinese Fir Plantations”为题发表于国际知名学术期刊CATENA和Land Degradation & Development上，修复生态学团队已毕业2020级生态学研究生郑威为论文第一作者，闫文德教授和团队优秀青年骨干党鹏副教授为共同通讯作者，团队2021级博士研究生雷俊杰、中国科学院亚热带农业生态研究所吴金水研究员和段勋博士为参与作者。

上述两项研究获国家重点研发计划项目（2020YFA0608101）、国家自然科学基金区域联合基金项目（U21A20187）、湖南省重点研发计划项目（2023SK2055）、湖南省自然科学基金创新研究项目（2024JJ1016）、湖南省自然科学基金项目（2024JJ5639）以及长沙市自然科学基金资助项目（kq2402249）资助。（一审王钧 二审宁晨 终审陈永华）

研究成果一链接：https://doi.org/10.1016/j.catena.2025.108830.

研究成果二链接：https://doi.org/10.1002/ldr.5594.