入侵树种黑樱桃(Prunus serotina)和刺槐(Robinia pseudoacacia)对林下植被的影响：物种、生境和季节特异性研究

本研究针对入侵树种黑樱桃(Prunus serotina)和刺槐(Robinia pseudoacacia)对林下植物多样性的影响机制，通过量化地上生物量与α多样性(物种丰富度、功能多样性FRic/FDis、系统发育多样性PD/MPD)的关系，揭示了入侵效应具有物种特异性(氮固定能力差异)、生境依赖性(贫瘠vs.肥沃立地)和季节动态(春夏差异)。研究为入侵生态学的"人均效应"(per capita effect)理论提供了实证依据，对制定差异化森林管理策略具有重要指导意义。

　　

在欧洲森林生态系统中，两种北美外来树种——黑樱桃(Prunus serotina)和刺槐(Robinia pseudoacacia)的入侵正引发广泛关注。它们被归类为"生态系统改造者"(transformers)，能通过改变光照条件、氮循环等关键生态过程重塑本地群落。但现有研究多局限于简单对比入侵与非入侵样地，忽视了入侵生物量梯度的影响，且对功能多样性(Functional diversity)和系统发育多样性(Phylogenetic diversity)的关注不足。更值得注意的是，林下植被存在明显的季节更替——春季以短暂生长的地下芽植物(geophytes)为主，夏季则转为耐荫的多年生草本(hemicryptophytes)，而入侵树种对不同季节植被的影响差异尚未阐明。

为解答这些问题，波兰科学院树木学研究所的Sebastian Bury和Marcin K. Dyderski在波兰西部管理林中建立了160个样地，涵盖两种入侵树种、两种生境(贫瘠松林和肥沃橡林)及两种林龄。研究采用标准化Braun-Blanquet法调查林下维管植物，通过异速生长方程计算入侵树种地上生物量，并运用多维度分析方法：1) 典范对应分析(CCA)揭示物种组成变化；2) 阈值指示种分析(TITAN)识别响应物种；3) 广义线性混合模型(GLMM)量化α多样性指标(包括物种丰富度、香农指数、功能丰富度FRic、功能离散度FDis、Faith系统发育多样性PD和平均成对距离MPD)与入侵生物量的关系。

研究首先通过CCA分析证实，除肥沃生境中刺槐的春季数据外，入侵生物量显著影响物种组成。TITAN分析显示，贫瘠生境中越橘(Vaccinium myrtillus)和欧石楠(Melampyrum pratense)等酸性土专有种随入侵增加而减少，而白屈菜(Chelidonium majus)等喜氮植物增加。GLMM模型揭示：在贫瘠生境，两种入侵树种生物量与物种丰富度、功能多样性呈正相关，但刺槐导致系统发育多样性MPD降低；肥沃生境中刺槐增加系统发育多样性PD却降低功能离散度FDis。季节对比表明，夏季能检测到更多指示物种，而春季仅在黑樱桃入侵的肥沃生境发现2个响应物种。

这些发现印证了"入侵效应三要素"假说：1) 物种特性——具固氮能力的刺槐比黑樱桃更显著改变土壤氮循环；2) 生境过滤——贫瘠生境的酸性土专有种对生境改变更敏感；3) 季节动态——夏季植被对入侵的响应更明显。研究创新性地将"人均效应"理论操作化为生物量梯度，证实入侵强度与多样性变化存在定量关系。尤其值得注意的是，虽然入侵增加了贫瘠生境的物种数，但这是以牺牲特有物种为代价的"生物均质化"。

该研究发表在生态学专业期刊《NeoBiota》上，为森林管理提供了重要启示：对贫瘠生境应优先控制入侵树种以保护特有物种，而肥沃生境可通过促进本地树种更新增强抵抗力。研究采用的生物量梯度法为预测入侵后果提供了新范式，多维度多样性指标则完善了生态影响评估体系。未来研究可结合长期观测，进一步揭示季节动态背后的生理生态机制。