黑桤木增强河岸缓冲带对松树人工林源头溪流大型无脊椎动物食物网的调控作用

本研究针对松树人工林对溪流生态系统的潜在影响，通过稳定同位素技术（δ13 C和δ15 N）分析黑桤木（Alnus glutinosa）在河岸带的存在如何调节大型无脊椎动物功能群（FFGs）的资源利用和营养级结构。结果表明，黑桤木通过提供高氮凋落物减少消费者与资源间的营养失衡，促进食物链延长（FCL），为人工林流域生态修复提供了关键科学依据。

　　

在地中海地区，过去一个世纪的大规模松树（Pinus pinaster）人工林种植虽缓解了水土流失，却因单一树种主导导致生态系统功能退化。尤其源头溪流（Headwater streams）这类高度依赖陆地有机碳输入的生态系统，其大型无脊椎动物食物网（Macroinvertebrate food webs）可能因松针低营养品质而面临能量传递效率下降的风险。然而，河岸带存在的固氮树种黑桤木（Black alder, Alnus glutinosa）是否能够通过提供高氮凋落物缓解这一影响，成为生态修复的关键科学问题。

为解决这一问题，西班牙内华达山脉国家公园的研究团队选取6条具有相似 riparian 群落但黑桤木存在差异的溪流，通过双季节（落叶前/后）采样，结合稳定同位素混合模型（MixSIAR）和贝叶斯营养级分析，揭示了黑桤木对食物网结构的调控机制。该研究发表于《Ecological Indicators》，为人工林流域管理提供了新视角。

关键技术方法
研究采用稳定同位素技术（δ¹³
C和δ¹⁵
N）分析 basal resources（凋落物、附石生物膜/epilithon、细颗粒有机物/FPOM）和4类功能摄食群（FFGs：收集者、刮食者、撕食者、捕食者）。通过MixSIAR模型量化资源贡献率，利用tRophicPosition包进行贝叶斯营养级（TP）估算，并结合水质参数（如硝酸盐-N）评估黑桤木的氮富集效应。

研究结果

3.1. 水理化特性
黑桤木溪流的硝酸盐-N浓度显著高于无桤木溪流（冬季高4倍，秋季高12倍），证实其通过凋落物淋溶提升水体氮有效性。

3.2. 基础资源与消费者的化学计量与同位素组成
黑桤木凋落物的C:N比仅为无桤木溪流的一半（6x vs 12x），但附石生物膜（epilithon）的C:N比不受影响，表明微生物群落可能维持了 stoichiometric 稳态。

3.3. 资源利用
撕食者（Shredders）在桤木溪流中90%依赖凋落物，而无桤木溪流中54%依赖epilithon；刮食者（Scrapers）在冬季显著增加凋落物利用（45%），反映黑桤木改变了传统认知的异养型溪流能量路径。

3.4. 营养级与食物链长度
捕食者营养级（TP）在桤木溪流冬季达3.7，但食物链长度（FCL）仅在桤木溪流冬季呈现延长趋势，支持“补贴-质量假说”（Subsidy-quality hypothesis）。

结论与意义
该研究首次证实黑桤木通过双重机制增强河岸缓冲带功能：一是直接提供高氮凋落物，缩小消费者与资源的化学计量失衡；二是间接促进捕食者营养级提升。尽管食物链长度变化不显著，但黑桤木的存在可能通过提升能量传递效率稳定人工林溪流生态系统。研究为联合国生态系统恢复十年（UN Decade of Ecosystem Restoration）倡议下的植被管理提供了实证依据，强调在松树人工林修复中应优先保留河岸带固氮树种。

局限性在于未量化黑桤木覆盖率阈值效应，未来研究可结合代谢组学揭示资源质量对消费者生理的分子调控机制。