设计物种多样性对群落抗杂草入侵能力的影响机制研究——基于关中地区草本植物群落的实证分析

针对城市绿地中传统草坪物种单一、维护成本高的问题，西北农林科技大学团队通过调控草本植物丰富度（1-16种）开展群落抗入侵性研究。发现杂草生物量与丰富度呈单峰分布（峰值出现在8种处理），提出12-16种配置可平衡生态功能与管理成本，为可持续景观设计提供理论依据。

　　

随着21世纪城市化进程加速，全球野生动物栖息地锐减导致物种多样性下降。传统修剪草坪虽具美学价值，但存在物种单一（通常仅3-5种）、维护成本高（占城市绿地预算30-50%）等缺陷。西北农林科技大学团队注意到，富含多年生草本（forbs）的群落既能提升生物多样性又可降低修剪频率，但其抗杂草入侵机制尚不明确。尤其在半干旱的关中地区，如何通过设计物种组合实现生态与经济的平衡，成为景观生态学亟待解决的难题。

研究团队在陕西杨凌建立42个实验样方，以狗牙根（Cynodon dactylon）为基底，设置5个处理组（1/4/8/12/16种草本）进行6个月观测。采用Shannon-Wiener指数评估多样性，通过月度杂草生物量称重（精度0.1g）和物种鉴定量化入侵程度。

主要发现包括：

1. 栽培物种持久性：所有处理组均出现物种流失，12/16种处理流失率达50%，主要归因于优势种（如葱Allium schoenoprasum）的资源竞争。
2. 杂草入侵模式：杂草生物量呈双峰分布（6月/8月峰值），最高值出现在8种处理（181.0g/m²），而丰富度峰值在4种处理（9.2种）。
3. 多样性-抗性关系：支持"物种饱和假说"，16种处理显示最低入侵率，反驳了传统"植物丰富度假说"的线性预测。

理论贡献：
研究揭示了竞争-互补权衡机制：低多样性（<4种）时竞争主导，中等多样性（8种）出现资源空缺促进入侵，高多样性（>12种）通过生态位互补抑制杂草。这为现代共存理论（Modern Coexistence Theory）提供了设计生态系统的实证案例。

实践意义：
建议城市绿地采用两极策略——低维护场景选择1-4种简化组合，高生态需求场景采用12-16种配置。同时根据杂草季节动态（6月/8月双峰）优化管理时序，可降低23-67%的维护成本。该成果为《Urban Forestry》提供了首个基于设计群落的抗入侵性量化模型，推动从"景观美学"向"功能-成本"协同优化的范式转变。