毛竹入侵对北亚热带森林草本多样性、土壤养分及酶活性的季节性动态影响

本研究针对毛竹(Phyllostachys edulis)入侵对北亚热带森林生态系统的复杂影响，通过多季节采样分析草本群落多样性、土壤理化性质及酶活性的动态变化。研究发现入侵显著提高土壤pH(4.06-7.7%)和Shannon-Wiener指数(28.69-36.98%)，但降低SOC(10.57-18.43%)和TN(7.74-9.03%)。PLS-SEM揭示季节通过直接路径影响土壤转化酶(INV)和酸性磷酸酶(ACP)，而入侵阶段通过土壤pH和碱解氮(AN)间接调控酶活性，为入侵生态学研究提供了时空异质性新视角。

　　

在全球气候变化背景下，毛竹作为中国南方特有的高大型禾本科植物，其分布区正持续向北扩展。这种扩张态势引发了一系列生态隐忧——毛竹通过网状根系快速侵占邻近森林，改变植被群落结构，但学界对其入侵过程中林下草本层动态及土壤微环境响应的认识仍存在显著空白。南京林业大学的研究团队在《Global Ecology and Conservation》发表的研究，首次系统揭示了毛竹入侵北亚热带落叶阔叶林过程中，草本多样性、土壤养分与酶活性的季节性互作机制。

研究团队在江苏句容下蜀林场建立时空替代样带，设置未入侵(QF)、部分入侵(MF)和完全入侵(BF)三种样地，进行为期一年的四季采样。采用重要性值(IV)量化入侵程度，运用物种丰富度(R')和Shannon-Wiener指数(H')评估草本多样性，通过紫外分光光度法测定土壤转化酶(INV)、脲酶(URE)和酸性磷酸酶(ACP)活性，结合随机森林分析和偏最小二乘结构方程模型(PLS-SEM)解析环境因子的作用路径。

【草本群落动态】研究发现毛竹入侵显著提升草本层Shannon-Wiener指数，夏季完全入侵样地(BF)比未入侵样地(QF)提高36.98%。物种组成呈现明显季节更替，如黄檀(Trachelospermum jasminoides)在入侵样地占比提升，而紫金牛(Ardisia japonica)仅在未入侵样地出现。这种变化可能与毛竹林冠层透光率改变及根系分泌物调控有关。

【土壤养分响应】入侵导致土壤pH普遍升高0.3-0.5个单位，但土壤有机碳(SOC)和总氮(TN)在非夏季季节下降显著，其中SOC在秋季降幅达18.43%。有趣的是，部分入侵样地(MF)夏季出现"养分富集峰"，SOC和TN含量反超未入侵样地，推测与幼竹生长季的养分转移特性相关。

【酶活性调控机制】季节被证明是最强驱动因子，春季INV活性达年度峰值(27.8 mg/g·24h)，而ACP在秋季最活跃(4.6 μmol/g·h)。PLS-SEM模型显示，入侵阶段通过两条间接路径影响酶活性：土壤pH介导的ACP正调控(R²=0.52)，以及碱解氮(AN)介导的URE负调控。值得注意的是，完全入侵使三种酶活性年均值降低19.7-23.4%，揭示入侵导致的凋落物质量下降可能削弱微生物代谢活性。

这项研究首次系统阐明了北亚热带森林响应毛竹入侵的"季节-入侵阶段"双维度互作机制。发现部分入侵阶段存在独特的生态窗口期，此时幼竹的生理活动可能暂时缓解入侵对土壤功能的负面影响。研究为竹林扩张区的生态管理提供了重要依据——监测应覆盖完整年周期，尤其关注夏秋关键物候期。未来研究可结合稳定同位素示踪技术，深入解析竹类植物"根系分泌-微生物互作-养分循环"的级联效应，为亚热带森林保护提供更精准的预测模型。