生物多样性如何影响生态系统功能是生态学研究的核心问题之一，大量实验和理论研究发现，生物多样性与生态系统功能（如生物量等）之间存在显著的正相关关系（即BEF正关系），表明生物多样性正向促进生态系统功能。然而，在天然林生态系统中，已有研究发现BEF关系随研究尺度发生变化，在小尺度范围内（< 0.1 ha）呈正相关，而在大尺度范围（> 0.1 ha），BEF关系以负相关或无显著关系为主，这种尺度效应大大限制了BEF研究对森林经营实践的现实指导意义，同时也对现有BEF理论体系提出了挑战。

　　为解决BEF关系的尺度依赖问题，中国科学院沈阳应用生态研究所天然林生态组团队联合国内外多家单位，通过系统凝练菌根共生研究观点，提出了驱动BEF关系尺度效应的菌根类型优势度新机制（图1）。该机制共包含三个假说：假说I—基于研究团队前期在New Phytologist的研究结果（Mao et al., 2019），预测在丛枝菌根（AM）—外生菌根（EM）混交林中，AM树种优势度与土壤肥力呈正相关，而EM树种优势度与土壤肥力呈负相关; 假说II—由于AM树种占优势的群落多样性相对高，而EM树种占优势的群落生物量较高，因此AM树种优势度与群落多样性呈现正相关，而与生物量呈负相关，EM树种则相反；假说III—基于以上假说I和II，土壤条件驱动的AM树种优势度变化将对多样性—生物量关系产生负效应，最终在较小尺度上减弱了正关系，在较大尺度上驱动了负关系，导致多样性—生物量关系随研究尺度增大呈现出“由正转负”的趋势（图2）。目前，该机制已在中国和美国东部7块温带、亚热带森林大样地（16—50 ha）内得到了验证，初步解决了多样性—森林生物量关系的尺度效应问题。 

　　虽然本研究仅关注了“生物量”这一项生态系统功能指标，但是其理论基础也适用于其他功能指标（如生产力、地下功能等），因此菌根类型优势度机制丰富了BEF理论体系，证实了BEF负关系主要由树种特性（如菌根类型）和环境异质性（如土壤肥力）所驱动。同时，该机制可以为未来“适地适树”的森林经营管理模式提供新思路，通过综合考虑立地条件（土壤）和树种特性（菌根类型），平衡生物多样性保护和生态系统功能提升等营林目标。 

　　该研究近日以“Scale-dependent diversity–biomass relationships can be driven by tree mycorrhizal association and soil fertility”为题在线发表于Ecological Monographs。中科院沈阳应用生态研究所特别研究助理毛子昆为论文第一作者，王绪高研究员为通讯作者。本研究受到国家自然科学基金委项目、中科院先导科技专项课题、研究所重大专项、博士后面上项目、中科院特别研究助理项目等多个项目的资助。 

　　文章链接： 

　　Mao et al., 2019. Tree mycorrhizal associations mediate soil fertility effects on forest community structure in a temperate forest. New Phytologist, 223(1): 475-486. https://doi.org/10.1111/nph.15742. 

　　Mao et al., 2023. Scale-dependent diversity–biomass relationships can be driven by tree mycorrhizal association and soil fertility. Ecological Monographs, e1568. https://doi.org/10.1002/ecm.1568. 

图1. 菌根类型优势度机制（Mycorrhizal dominance mechanism）驱动多样性—生物量尺度依赖关系

图2. 森林群落多样性与生物量的尺度依赖关系（以长白山样地为例）