意大利本土与入侵树种黑刺槐(Robinia pseudoacacia)森林扩张的驱动因素比较：气候、社会经济与景观变量的交互作用

本研究针对欧洲农业用地弃耕后森林扩张现象，通过对比意大利境内入侵树种黑刺槐(Robinia pseudoacacia)与本土树种的扩张模式，首次在国家尺度上整合1930s至今的历史森林地图与多源数据，采用两阶段建模框架揭示气候、社会经济与景观变量的差异化影响。研究发现黑刺槐扩张强烈依赖空间格局与景观多样性，而本土树种更受温度、降水及农场规模阈值效应调控，为区分自然恢复区与入侵风险区提供了空间规划依据。

　　

在欧洲大陆，随着农业用地的大规模弃耕，森林扩张已成为重塑生态格局的重要力量。这一过程既包含本土树种的生态恢复，也涉及入侵树种的强势扩张，其中黑刺槐(Robinia pseudoacacia)作为欧洲分布最广的入侵树种，覆盖面积已达24,370 km²。这种北美原产的树种自17-19世纪引入欧洲后，因其固氮能力、快速生长和多重经济用途被广泛种植，却在20世纪中期显现出强烈的入侵性。与此同时，本土树种也在阿尔卑斯山等山区持续扩张。这两种扩张过程如何响应气候、社会经济和景观变量的变化？它们的驱动机制是否存在本质差异？这些问题对理解生物入侵规律、制定差异化土地管理策略至关重要。

为解答这些问题，由Tommaso Sitzia领衔的意大利帕多瓦大学研究团队在《Ecological Indicators》发表了一项开创性研究。团队创新性地采用两阶段建模方法，将森林扩张分解为"初始建立"和"后续扩展"两个过程，分别分析其驱动因素。研究整合了1936年数字化森林类型图与1999-2017年现代森林地图，覆盖意大利6,316个市镇（占国土73%），通过1 km×1 km网格分析将土地覆被重新分类为本土林地、黑刺槐林地和非林地三类。运用地理加权回归和空间约束聚类技术，结合广义加性模型(GAM)处理非线性关系，系统评估了11个环境与社会经济变量的影响。

地理聚类分析揭示黑刺槐扩张集中在意大利北部前阿尔卑斯和亚平宁山麓，形成显著的空间聚集模式，而本土树种扩张则广泛分布于全国山区。通过Frobenius距离矩阵和Ward层次聚类，研究者将市镇划分为4个特征集群，排除孤立分布区后保留1,493个分析单元。

概率模型(M₁)显示黑刺槐初始建立主要受温度阈值控制：当年均温低于5°C时建立概率接近零，在10°C以上达到平台期。道路密度呈现"钟形曲线"关系，中等密度区域最易被入侵。相比之下，本土树种建立概率与景观多样性(Shannon指数)呈强正相关，在人口密度低于500人/km²的分散居住区更高。

扩展程度模型(M₂)发现黑刺槐覆盖度与农场规模呈单调负相关，而本土树种在农场>20 ha时出现逆转上升。特别值得注意的是景观多样性的"双刃剑"效应：虽然促进本土树种初始建立，却抑制其后续扩展，反而有利于黑刺槐持续扩张。气候响应方面，黑刺槐在11-12°C年均温时覆盖度达峰，而本土树种在>9°C时显著下降。

社会经济因素的分析颠覆了传统认知：平均收入对两种扩张过程均无显著影响，铁路密度仅微弱促进本土树种扩展。农场规模则展现出复杂影响机制——小于20 ha的农场因管理强度低更易被入侵，而大于20 ha的农场中永久草场主导区反而促进本土恢复。

这项研究通过创新的方法论框架，首次在国家尺度上量化了入侵与本土树种扩张的差异化驱动机制。其核心价值在于揭示：空间配置是理解黑刺槐扩张的关键，而本土恢复更依赖环境梯度；景观多样性对不同扩张阶段产生相反效应；农场规模存在20 ha的决策阈值。这些发现为精准管理提供了科学依据——在道路密集、小农场为主的破碎化景观中应优先防控黑刺槐入侵，而在大规模农场的高山草场区可促进本土恢复。研究建立的市政尺度分析模型，也为其他广泛分布的入侵树种管理提供了可迁移的评估框架。

正如作者强调，面对黑刺槐等已广泛分布的入侵种，单纯强调根除既不现实也无必要。该研究推动管理思维从"全面清除"转向"精准管控"，在保障生态系统功能的前提下，将入侵种纳入景观管理的整体考量。这种基于实证的空间规划思路，对全球生物多样性保护与可持续土地管理具有重要启示意义。