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。

针对以上问题，西安交通大学人居学院吴一平教授团队沿青藏高原4000–5000米的海拔梯度开展系统调查。研究发现随着海拔升高，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1）。随机森林模拟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1），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。进一步分析发现外生菌根真菌的丰度与过氧化物酶活性显著正相关（图1），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1 高寒生态系统海拔梯度下真菌群落组成变化及其与土壤有机碳含量的关系

团队进一步研究发现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2）。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2）。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2 “环境筛选”和“养分竞争”驱动真菌功能群的权衡关系

该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（图3）。

图3 概念图

该研究不仅填补了高海拔地区土壤碳过程研究的空白，也提供了新的视角表明真菌功能群落之间的生态博弈决定高寒生态系统的土壤碳命运，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。相关研究成果发表于国际权威期刊《创新地球科学》（The Innovation Geoscience）。全球环境变化研究院、地球环境系博士研究生孟泽昕为论文第一作者，吴一平教授、陈文青教授（西北农林科技大学）为论文通讯作者。本研究得到国家自然科学基金、中国科学院战略先导和陕西省科技创新团队的资助。