阐明环境梯度与生物相互作用如何共同调控森林植物物种丰富度和多度，是理解森林群落构建及生物多样性维持机制的重要科学问题。气候和地形等环境因子通过环境过滤影响物种分布，而菌根共生、种间竞争等生物相互作用则进一步决定局地群落的实际组成。植物主要与丛枝菌根（AM）或外生菌根（EcM）真菌形成共生，不同菌根策略具有差异化的养分获取方式，并可能通过资源分化、植物—土壤反馈和竞争作用影响物种共存。然而，以往研究多集中于乔木层，菌根组成与物种优势度如何共同调控乔木、灌木和草本不同垂直层次的物种丰富度和多度，以及大尺度环境梯度如何通过这些生物过程影响森林群落，仍缺乏系统认识。

近日，我所科研人员基于样地调查的乔木、灌木和草本层物种组成与多度数据，量化不同植被层的菌根组成和物种优势度，并结合年均温、年降水、海拔和林龄等环境因子，采用线性混合效应模型和结构方程模型，系统解析生物因子与环境梯度对森林植物物种丰富度和多度的直接与间接影响。研究发现，乔木物种丰富度随菌根优势度呈明显的非线性变化，在AM与EcM菌根策略相对混合的群落中物种丰富度较高，支持“菌根混合假说”；相较之下，较强的物种优势度总体上会降低乔木、灌木和草本层的物种丰富度，但增加群落多度。研究还发现，冠层乔木的菌根组成可对林下群落产生跨层影响，AM占优势的冠层通常对应更高的林下物种丰富度和较低的多度，而EcM（落叶松）占优势的冠层则呈现相反趋势，这种跨层效应在灌木层表现得更为明显。气候和地形等环境梯度主要通过改变菌根策略的相对优势和物种优势度，间接调控森林群落结构；暖湿温带森林更多与AM优势和较高物种丰富度相关，而寒冷干燥的寒温带森林（落叶松林）更多与EcM优势和较低物种丰富度相关。该研究从菌根共生和种间竞争的角度，为解释温带—寒温带森林中物种丰富度与多度沿环境梯度呈现的差异化格局提供了新的机制框架，并为预测气候变化背景下森林群落重组和生物多样性变化提供了科学依据。

研究成果以“Mycorrhizal composition and species dominance mediate forest plant richness and abundance responses to environmental gradients”为题，发表于 Communications Earth & Environment 期刊。中国科学院沈阳应用生态研究所刘波副研究员为论文第一作者，梁宇研究员为通讯作者，王绪高研究员、孙涛研究员、杨健研究员、刘志华研究员等参与了该项工作。该研究获得国家重点研发计划“根叶性状与水养吸收利用互作对落叶松木材品质的影响机制（2022YFD2201300）”等项目资助。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s43247-026-03964-4

图  环境因子、菌根组成和物种优势度对乔木层物种丰富度和多度的作用路径