气候变化导致的干旱在世界范围内日益严重，影响着干旱区陆地生态系统的结构与功能。研究表明，达到特定干旱域值（0.54, 0.7和0.8）时，生态系统的功能会急剧下降（Berdugo et al., 2020）。干热河谷植被是干旱区重要的陆地生态系统，持续的干旱已经造成乔木死亡率增加、生产力等功能的下降（Bottero et al., 2017）。云南省元谋县的干热河谷是金沙江流域典型的干热河谷区，干旱指数达0.62（图1），植被生产力和土壤等严重衰退，是长江上游水土流失最严重的地区。植被恢复成为维持和提升该区生态系统功能的重要手段，但水热不均衡使之成为我国植被恢复的极端困难地区之一。上世纪90年代以来，元谋干热河谷引进外来物种并大面积成功造林。目前，亟待全面评估40年来元谋主要人工林的生态系统多功能性，探讨其驱动机制，以期为干热河谷生态恢复提供精确指导，为干热河谷植被恢复在筑牢长江上游生态屏障、维护国家生态安全中发挥关键作用提供科学依据。

图1：基于元谋县干热河谷区1956-2016年间干旱指数的年变化和月变化

鉴于此，高原所森林生态与生物多样性研究团队在苏建荣研究员带领下，以元谋干热河谷区的6种人工林（新银合欢、赤桉林、印度黄檀、印楝、麻风树和车桑子）与原生植被稀树灌木草丛（对比）为研究对象，选择植物碳储量、土壤有机碳储量、土壤养分、分解与水分管理等5类10个生态系统功能指标，分析生态系统功能与多功能性在7类森林类型的差异，揭示林分潜在最大高度、环境因子、植物物种丰富度、土壤微生物多样性与网络复杂性在维持生态系统功能与多功能性中的作用机制。

研究发现：1）树种选择对干热河谷成功植被恢复十分重要，并不是所有人工林的生态系统多功能性能均可达到原生植被稀树灌木草丛的水平（EMF: 5.29），新银合欢林是生态系统多功能性表现最好的类型（图2）。2）土壤微生物多样性是驱动干热河谷恢复植被生态系统多功能性的主导因子，土壤真菌多样性的相对贡献要远超土壤细菌，但植物多样性的作用比较有限（图3）。3）土壤微生物网络复杂性是调节土壤微生物、生态系统功能与多功能性的重要因子，较稳定的土壤微生物网络有利于维持生态系统多功能性（图4）。4）土壤pH和含水量是影响干热河谷恢复植被生态系统多功能提升的重要环境因子（图4）。

图2：干热河谷人工林与稀树灌木草丛生态系统功能与多功能性对比分析

图3：植物、土壤细菌和真菌物种丰富度对干热河谷恢复植被生态系统功能的效应

图4：生物因子、非生物因子、植物物种丰富度、土壤微生物多样性与网络复杂性对生态系统多功能性的相对影响

该成果以“Soil microbial diversity and network complexity sustain ecosystem multifunctionality following afforestation in a dry-hot valley savanna”为题在农林科学一区TOP期刊《Catena》上发表。李帅锋研究员为第一作者，苏建荣研究员为通讯作者，高原所黄小波副研究员、唐荣助理研究员、栗婧博士和北京大学的朱彪研究员为合作作者，并有重要贡献。本研究在中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金项目（CAFYBB2020ZA002和CAFYBB2021ZA002）、云南省中青年学术与技术后备人才计划项目（202105AC160036）的共同资助下完成，并得到元谋县林业和草原局赵培仙高级工程师的支持和帮助。