控制外来松树入侵对海岸植被恢复过程中地下根系动态与菌根共生关系的影响

本研究通过对比巴西大西洋沿岸森林（restinga）中未入侵、松树入侵及人工干预区域，揭示了控制入侵松树（Pinus elliottii）对植物群落细根生物量、根长密度和外生菌根（ECM）定殖率的深层影响，为生态恢复中地下过程调控提供了关键数据支撑。

　　

1 引言

生物入侵是全球生物多样性与生态系统功能的主要威胁之一。外来植物入侵会改变原生植物群落结构，降低物种多样性，甚至不可逆地改变生态系统功能。尽管控制入侵物种是生态恢复的核心挑战，但现有研究多聚焦地上部分，对地下根系动态及微生物互作的认知存在显著空白。本研究以巴西大西洋沿岸沙地植被（restinga）为模型，探究入侵松树（Pinus elliottii）控制后植物群落的细根生物量、根长密度和外生菌根（ectomycorrhizae, ECM）定殖率的变化，填补了恢复生态学中地下过程研究的空白。

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2 研究方法

研究区域位于巴西弗洛里亚诺波利斯岛的Dunas da Lagoa da Concei??o市立自然公园（27°38′11.69″ S, 48°27′45.09″ W），该地气候属热带湿润型，年降水量1500 mm，土壤以贫瘠沙质为主。研究设置三种处理区域：

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  入侵区：以成年Pinus elliottii为主（密度1920株/公顷），伴生少量灌木和草本；

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  管理区：2013年起通过砍伐或手工拔除控制松树，原生植被正处于恢复阶段；

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  未入侵区：完全由原生草本-灌木群落组成，无松树存在。

每区域采集30个土壤芯（直径4 cm，深度30 cm），共90个样本。细根（直径≤2 mm）经清洗、扫描后，使用RhizoVision Explorer 2.0.3分析根长密度；烘干称重计算生物量；随机选取600个根段片段，通过显微镜观察计算ECM定殖率（公式：TMT = PM/PT，其中PM为具ECM的根尖数，PT为总根尖数）。数据通过ANOVA和Kruskal-Wallis检验进行统计分析。

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3 结果

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  细根生物量与根长密度：入侵区的细根生物量比未入侵区低35%，比管理区低72%；根长密度分别低22%和26%。管理区与未入侵区的值无显著差异，表明松树移除后地下根系结构已接近原生状态（图2a,b）。

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  ECM定殖率：入侵区与未入侵区的ECM率较高，管理区略低，但三者无显著差异（图2c）。入侵区根尖观察到典型的松树-乳牛肝菌（Suillus）共生结构，未入侵区则以本地灌木Guapira opposita相关的ECM为主。

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4 讨论

入侵区细根生物量与长度的降低可能与成年松树的根系特性（以粗根为主）及松针凋落物产生的化感效应有关。松针分解缓慢，释放的化合物可能抑制其他植物的根系生长与种子萌发。管理区与未入侵区的高根长密度和生物量反映了原生植物对贫瘠沙地的适应策略——通过增加根系表面积获取有限的水分和养分。

ECM定殖率在三类区域间无显著差异，表明松树引入的ECM真菌可能已成功定殖并与本地植物建立新共生关系。例如，松树可与本地ECM真菌（如Suillus）形成互利共生，而本地灌木Guapira opposita亦拥有丰富的ECM伙伴（如多种担子菌）。这一发现提示入侵物种可能通过改变地下微生物互作产生遗留效应（legacy effect），但本研究中松树控制未显著阻碍ECM网络的恢复。

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合成与应用

入侵植物控制不仅影响地上群落重建，更通过根系动态与微生物互作深刻改变地下生态过程。细根生物量与长度是评估恢复成效的关键指标，而ECM网络的变化则反映了入侵物种对土壤微生物群的长期影响。在恢复规划中，需综合考虑地下遗留效应，并加强根系与菌根共生体的监测，以提升恢复项目的可持续性。

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作者贡献与致谢

研究由巴西团队设计并执行，数据采集与分析由Emanuela W.A. Weidlich等人完成。工作得到巴西CAPES/CNPQ基金支持，并获弗洛里亚诺波利斯环境基金会（FLORAM）许可（许可证058/2019）。作者声明无利益冲突。