城市荒野中Gaura parviflora入侵对生物多样性的影响：基于校园废弃草地的土壤种子库与地上群落研究

本研究针对城市荒野生态系统面临的外来物种入侵问题，聚焦北方校园废弃草地中入侵杂草Gaura parviflora对生物多样性的影响。研究人员通过对比不同入侵程度（未入侵、中度入侵、重度入侵）下地上群落与土壤种子库（0-15 cm分层）的物种组成、密度及多样性特征，发现G. parviflora入侵显著改变群落结构，导致地表种子库（0-5 cm层）密度下降59%，并引发中度入侵阶段种子库生物多样性（Shannon-Wiener指数）的显著降低。该研究首次揭示了入侵植物对城市荒野土壤种子库的深层影响，为城市生态管理提供了关键理论依据。

　　

随着城市化进程加速，城市荒野作为"自然过程的最后堡垒"，其生态价值日益凸显。然而，这些区域正面临外来物种入侵的严峻挑战——相比自然区域，城市荒野更易成为入侵物种的"跳板"。以中国东部校园中疯狂蔓延的北美入侵植物Gaura parviflora为例，这种具有化感作用的杂草能形成单一优势群落，威胁本土生态系统功能。齐鲁工业大学（山东省科学院）环境科学与工程学院的研究团队选择济南市一处经历人工干预后自然恢复的校园废弃草地，通过系统研究G. parviflora入侵对地上植被和土壤种子库的影响，揭示了城市荒野生态系统的脆弱性及其恢复潜力。

研究采用分层取样（0-5 cm、5-10 cm、10-15 cm）和萌发实验法，结合Margalef丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数等生态学指标，对三种入侵程度样区进行对比分析。特别关注了种子库垂直分布特征及其与地上群落的相似性（Sorensen系数）。

未入侵草地的生态本底

研究显示未入侵群落包含32种植物，种子库密度高达11,671粒/m²，其中59%集中在表层土壤。值得注意的是，种子库中已潜伏6种外来物种（如Datura stramonium），表明该生态系统存在多重入侵风险。

入侵对群落结构的重塑

重度入侵使地上植物密度激增，但导致0-5 cm层种子密度锐减。物种组成发生显著更替，如本土优势种Lagopsis supina在入侵区域消失，而Pharbitis purpurea等新入侵种出现。

种子库的"深度危机"

中度入侵对种子库生物多样性打击最大，尤其0-5 cm层Shannon-Wiener指数显著低于未入侵和重度入侵样区。这种"中度入侵陷阱"现象可能与入侵种的竞争策略阶段性变化有关。

地上地下的"失联"现象

群落与种子库的相似性系数（0.09-0.50）显示，入侵加剧了地上植被与种子库的"解耦"，这可能源于G. parviflora抑制本土植物种子补充的化感作用。

该研究首次证实G. parviflora入侵对土壤种子库的影响远超地上群落，这种"隐形破坏"可能导致生态系统恢复潜力永久丧失。研究建议城市管理者将种子库监测纳入入侵物种防控体系，特别关注地表种子库保护。论文发表于《Scientific Reports》，为理解城市荒野的入侵生态学机制提供了新视角，其分层研究方法对类似生态系统研究具有范式意义。