在全球變暖背景下，干旱加劇成為制約森林生態系統功能維持與恢復的關鍵環境因素。間伐作為重要的森林管理手段，被認為在緩解干旱脅迫方面具有潛力，但“地下生命網絡”——土壤微生物群落，如何協同調控這一過程，仍有待深入研究。
草業科學學院鄔榮領教授團隊圍繞其最新發表的論文“Topological change of soil microbiota networks for forest resilience under global warming”，在微生物組網絡建模領域取得突破性進展。團隊創新提出了一種統計拓撲建模方法——idopNetworks，成功實現了對土壤微生物群落在多因子擾動下動態互作機制的高效建模。該方法為森林生態系統的動態調控機制揭示提供了關鍵技術手段，也為全球變化背景下土壤微生態系統的恢復與管理提供了理論支持與實踐指導。該成果發表于國際頂級物理交叉學科期刊《Physics of Life Reviews》（影響因子13.700，中科院一區TOP期刊）。
研究以日本落葉松（Larix kaempferi）人工林為研究對象，基于覆蓋三個林分密度和三個降雨水平的雙因子時間序列實驗數據，構建了目前信息表達最充分的土壤微生物動態網絡。團隊首次將GLMY同調理論引入微生物網絡拓撲結構分析，揭示了影響微生物群落穩定性與調控能力的關鍵互作路徑與結構模式。研究不僅深化了對森林生態系統“自我修復力”的理解，也為微生物組網絡結構與功能關系提供了全新理論框架。
該成果在國際學術界引起廣泛關注，多名相關著名學者專門撰文評論，其中國際著名統計學家、賓夕法尼亞杰出教授Hongzhe Li發表題為《Revolutionizing dynamic microbiome network analysis via idopNetworks: Comment on “Topological change of soil microbiota networks for forest resilience under global warming”》的評論文章。高度評價了該研究模型理論的深度及跨學科創新價值，認為idopNetworks實現了動態微生物網絡研究的“方法論革新”，并指出該方法有望成為揭示生態系統復雜動態機制的重要工具。
博士研究生龔慧瑩為論文的第一作者，我院鄔榮領教授和中國林業科學研究院孫曉梅研究員為論文共同通訊作者。該研究工作由北京應用數學與交叉科學研究院（BIMSA）部分啟動資金支持，獲得中國林業科學研究院中央公益性科研院所基本科研業務費專項（CAFYBB2022ZC001，LYSZX202002）及國家自然科學基金面上項目（31971652）資助。
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.plrev.2024.08.001
