林火干擾是影響森林生態系統穩定和發展的重要生態過程，很大程度上決定著森林生態系統的結構與功能。隨著氣候的暖干化，林火在全球的發生頻率、危害程度和燃燒面積呈逐年上升趨勢。特別是近些年，大型森林火燒事件頻繁見諸報端，如近期發生的北極森林大火、亞馬遜雨林大火和澳洲山火，都來勢洶洶，燃燒面積巨大且持續時間漫長。森林大火，似乎把我們的地球帶入了 「烤火時代」（圖1）。
圖1 燃燒的地球（圖片來自網絡）
林火在短期內會形成大量的熱能和二氧化碳並迅速釋放到空氣中，急劇升高地表溫度，同時引發空氣污染等一系列問題（圖2），直接威脅當地森林資源以及林區居民的生產生活，受到各國政府的高度重視。長期來看，林火干擾對區域氣候格局、地表土壤過程、植被演替進程和野生動植物多樣性均有顯著影響。近年來，這種長期效應也越來越受到科學界的廣泛關注。
圖2 森林火災對生態系統的影響（圖片來自網絡）
大興安嶺是我國北方重要的生態屏障，也是環北極泰加林在中國境內的延伸，參天古樹，連綿林海（圖3）。白樺-興安落葉松林是大興安嶺的一種過渡植被類型，分布最為廣泛，而整個大興安嶺的森林則向著以興安落葉松為主體的頂級群落髮展。林火作為大興安嶺地區最為重要的干擾因素，顯著影響當地植被的群落組成及其演替進程。研究發現，隨著森林火燒強度和頻率的上升，大興安嶺地上植被類型正由興安落葉松主導向白樺主導的方向發展，引發地貌景觀的變化，並重構地下生物群落。
圖3 大興安嶺的地貌景觀（圖片來自網絡）
土壤真菌種類繁多且功能強大，有以枯枝落葉為食的腐生真菌，也有與白樺、興安落葉松為伍的外生菌根真菌（圖4）。作為森林地下世界的重要組成，真菌王國如何在森林大火後開啟自己的「重建之路」？這一路上又會遇到哪些屏障？
圖4 地球真菌組的功能多樣性（Peay et al., Nature Microbiology Reviews, 2016）
為了尋求以上答案，中科院南京土壤所褚海燕課題組以大興安嶺根河不同歷史火燒跡地（火後1年、2年、8年、14年、30年、49年和260年）為研究平台，採用高通量測序和生物信息分析技術，探索了不同土壤層中真菌群落隨火後恢復時間的動態變化。
研究發現：外生菌根真菌作為與興安落葉松和白樺嚴格共生的真菌類群，在土壤有機層中扮演著「先鋒建設者」的角色，隨著火後恢復時間的增加，其群落組成急劇變化，多樣性也顯著提高。腐生真菌則專職於有機物降解和養分循環，在「重建隊伍」中表現得較為遲緩，其群落組成在更深的土壤礦質層中直到火後18年才開始發生變化（圖5）。
圖5 土壤真菌及其功能類群在不同土壤層中的火後演替軌跡
（EcM fungi：外生菌根真菌；Saprotrophs：腐生真菌；Time since fire：火後恢復時間）
總體來講，火後恢復時間和土壤中養分元素的比例分別是驅動土壤有機層和礦質層真菌群落重建的最重要因素。以上發現揭示了不同土壤層中真菌群落的火後演替軌跡不同，不同功能類群各司其職，火燒歷史、土壤化學計量和空間距離共同驅動大興安嶺森林地下真菌王國的重建。該研究成果已發表在國際期刊《新植物學家》上（New Phytol. 2020, DOI: 10.1111/nph.16531）。
來源：中科院南京土壤研究所