施肥调控热带森林恢复中入侵草与本地树的竞争-促进动态：营养输入如何重塑物种互作格局

针对热带森林恢复中入侵草Urochloa brizantha与本地树种Senegalia polyphylla的竞争难题，研究者通过温室控制实验系统评估了矿物肥(MF)与有机肥(OF)配比对两者互作关系的影响。研究发现：无肥条件下S. polyphylla促进U. brizantha生长（生物量+96%），而施肥将促进转为竞争；有机肥能抑制入侵草优势，矿物肥则显著提升U. brizantha的NUE（氮利用效率）和900%根系增长。该研究为退化生态系统恢复中的精准施肥策略提供了关键依据。

　　

在热带地区，外来入侵草种如Urochloa brizantha已成为森林恢复的重大障碍，它们通过抢占资源、改变养分循环抑制本地树种定居。尤其令人担忧的是，这类非洲牧草已占据巴西75%的退化土地（约2.11亿公顷），其快速生长特性不仅降低生物多样性，还大幅提高恢复成本。与此同时，传统恢复实践中盲目套用商业种植的施肥方法，可能进一步加剧入侵物种优势。这一困境引发核心科学问题：如何通过营养管理调控本地树种与入侵草的竞争平衡？

针对这一挑战，来自巴西迪亚曼蒂纳的研究团队在《Trees, Forests and People》发表重要成果。他们选择具有固氮能力的本地树种Senegalia polyphylla与入侵草U. brizantha作为研究对象，通过温室控制实验揭示不同施肥策略对种间互作的影响机制。研究采用三因素设计（3种栽培模式×6种施肥配比×4重复），系统监测了生物量生产、营养含量及利用效率等指标，并创新性应用相对种间竞争指数(RII)和向量分析法解析营养动态。

关键技术方法包括：1）使用典型红壤（Dystrophic Red Latosol）模拟退化生境；2）设置矿物肥（MF，含N-P-K 50-150-50 mg/dm³
）与有机肥（OF，牛粪5g/dm³
）的梯度配比；3）通过RII指数量化竞争-促进转变；4）采用单形图分析营养状态；5）基于干物质生产速率和营养效率（NUE/PUE/KUE）评估物种适应性。

研究结果揭示四大核心发现：

1. 竞争动态的施肥调控
   无肥条件下S. polyphylla显著促进U. brizantha生长（RII=0.94），但施肥使互作转为竞争。矿物肥（100%MF）下U. brizantha地上/地下生物量暴增600%/900%，而有机肥（100%OF）使其生物量仅增40%/80%，显示有机输入可缓解入侵种优势。

2. 营养获取策略分化
   S. polyphylla表现出独特的磷高效性，无肥时叶片P含量已达充足范围（0.10-0.12%），而U. brizantha在矿物肥下NUE提升显著。钾竞争尤为激烈，两物种在竞争条件下叶片K含量均降低，显示地下竞争主导。

3. 生物量分配悖论
   尽管施肥提高S. polyphylla叶片营养浓度，但其未相应增加地上生物量，DMSh/DMR比保持稳定，表明其保守的资源分配策略。相反，U. brizantha通过调整DMSh/DMR比（0.47→0.35）强化地下竞争。

4. 施肥类型的关键影响
   矿物肥引发营养富集效应，使U. brizantha叶片N、K浓度提升；有机肥则通过缓释特性降低竞争强度，但大面积施用才可能抑制入侵草。

讨论部分强调了三重科学意义：首先，证实了施肥类型可定向调控种间互作方向，为"营养干扰"治理入侵草提供新思路；其次，揭示S. polyphylla的P高效吸收与N储存策略是其适应贫瘠环境的关键，但在富营养条件下反而成为竞争劣势；最后，提出有机肥全园覆盖与营养预加载苗木的创新组合策略，避免传统穴施肥料刺激入侵草再生。

该研究突破性地指出：在U. brizantha入侵区域，矿物肥应完全避免使用，而有机肥需结合空间覆盖技术才能发挥抑草效果。这些发现直接指导热带森林恢复实践，建议采用Anderson集群法配置树种，优先选择耐荫物种与固氮树混交，通过冠层快速闭合抑制入侵草。未来研究需在野外验证这些策略的长期效果，并开发基于绿肥的可持续营养管理模式。