森林林下草本化现象：禾草类植物优势度提升对乔木幼苗生长与存活的抑制作用

欧洲温带森林林下生态面临干旱与开冠双重胁迫，研究人员通过多因子控制实验平台，揭示光照与农用土壤遗留效应显著促进禾草类(graminoids)生长并抑制乔木幼苗(如Acer pseudoplatanus)发育，为全球变化下森林更新机制提供关键实验证据。该研究发表于《Forest Ecology and Management》，首次实现光/干旱/土地利用史/禾草竞争的协同调控。

　　

随着欧洲温带森林夏季干旱频率加剧，冠层扰动导致林下环境发生剧变——光照增强但土壤含水量下降，这种变化可能引发"林下草本化"(forest understorey grassification)现象：耐旱禾草类植物(graminoids)快速占据优势，进而抑制乔木幼苗更新。这一过程被类比为苔原生态系统的木本-草本替代现象，但具体机制尚未通过多因子实验验证。中国国家自然科学基金(32101495)资助下，研究人员在比利时Aelmoeseneie古森林建立创新实验平台，通过控制光照/降水/土壤类型三因素，系统研究12种乔木幼苗与4种禾草(Calamagrostis epigejos等)的竞争关系。

研究采用三因素两水平析因设计：使用雨槽拦截42%降水模拟干旱，LED灯提供18.8 μmol m^-2 s^-1光合有效辐射(PAR)，对比古森林土壤与农用土壤差异。监测600个样方中植物生长参数，通过线性混合模型分析处理效应。

主要发现如下：

1. 光照与土壤的协同效应：光照使禾草茎长显著增加，其中Calamagrostis epigejos响应最显著。农用土壤中磷氮含量较高，但与古森林土壤的差异仅在与最短禾草Brachypodium sylvaticum共存时促进Acer pseudoplatanus生长。
2. 竞争抑制的物种特异性：光照下禾草快速生长形成遮荫，使Quercus petraea高度降低23%。但Acer pseudoplatanus与较矮禾草Deschampsia cespitosa组合时出现逆向响应。
3. 干旱的阶段性影响：实验初期(3个月)干旱未显显著效应，但土壤含水量在干旱处理下降低8-15%，预示长期影响可能显现。

讨论指出，禾草通过双重机制抑制乔木更新：地上部快速抢占光资源(PAR截获)，地下部密集根系形成物理屏障。该研究首次揭示农用土壤遗留效应通过改变植物-土壤反馈(plant-soil feedback)调节竞争结局，其中菌根真菌丰度与线虫活动的差异可能是关键介质。论文强调未来森林管理需考虑历史土地利用的长期影响，特别是在气候变暖背景下，禾草优势度的提升可能形成"生态陷阱"，阻碍森林自然更新。这一发现为预测温带森林群落演替轨迹提供了实验基础，相关平台可扩展用于研究全球变化因子的交互效应。