模拟气候变化对海岸后沙丘冰叶日中花（Carpobrotus edulis）入侵下土壤特性的影响：揭示复杂生态交互作用与管理策略

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《Plant and Soil》：Effects of simulated climate change on soil characteristics under Carpobrotus edulis invasion in a coastal backdune

【字体：大中小】 时间：2025年04月09日 来源：Plant and Soil 3.9

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　　为探究冰叶日中花（C. edulis）和气候变化对土壤特性的综合影响，研究人员开展了包含 5 种处理、8 次重复的析因田间实验。结果表明，处理显著影响土壤 pH_KCl等多种性质，降水减少影响更大且存在协同效应。该研究为制定管理策略提供依据。

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　　在全球沿海地区，生态环境正面临着诸多挑战。一方面，人类活动引发的气候变化，如气温上升、降水变化等，正悄然改变着土壤的 “生态密码”，影响着土壤中养分的循环与有效性。另一方面，生物入侵也在加剧，其中冰叶日中花（Carpobrotus edulis）作为一种世界范围内极具侵略性的外来物种，从南非 “远渡重洋”，在欧亚、美洲、非洲和大洋洲的温带沿海地区扎根。它凭借快速生长、释放化感物质等 “生存绝技”，不仅改变了植物和动物群落，还对土壤性质 “大动干戈”，影响水和光的可利用性。

然而，目前对于冰叶日中花入侵和气候变化二者对土壤特性的综合影响，科学界还知之甚少。为了填补这一重要的知识空白，来自西班牙多个研究机构的研究人员挺身而出，开展了一项意义重大的研究。他们在西班牙加利西亚萨尔沃拉岛（Sálvora island）的沿海后沙丘设立实验田，这里曾被冰叶日中花入侵约 80 年，后于 2017 年机械清除。研究人员精心设计了包含 5 种处理、8 次重复的析因实验，模拟不同的气候条件，深入探究在预测的气候情景下，冰叶日中花入侵对土壤化学特性的影响。该研究成果发表在《Plant and Soil》杂志上，为我们理解生态系统的变化提供了关键线索。

研究人员采用了一系列关键技术方法。在土壤采样方面，实验结束后，他们从每个子地块的 0 - 5cm（表土）和 5 - 10cm（底土）层分别采集土壤样本，并进行混合、筛分和处理。分析土壤时，使用 pH 计、电导率仪等设备测定土壤的 pH、电导率等基本性质；采用元素分析仪和同位素比率质谱仪测定土壤中的总碳、总氮以及它们的同位素特征；通过特定的化学萃取和分析方法测定无机氮物种、有效态的铝（Al）、钙（Ca）等多种元素含量。同时，运用统计分析方法，如双向方差分析、判别分析等，对数据进行深入剖析。

研究结果

土壤 pH 和电导率：处理和土壤深度及其相互作用对土壤 pH_KCl有显著影响，土壤深度的影响更为突出。在底土中，当前气候条件下冰叶日中花入侵（CC 处理）的土壤相较于其他处理出现了中度酸化。处理和土壤深度对电导率也有显著影响，但解释的方差比例较小，且与冰叶日中花和气候条件的关系不明显。
土壤有机碳和同位素特征：处理对土壤有机碳无显著影响，土壤深度是影响有机碳的重要因素，表土有机碳含量更高。对于 δ¹³C 同位素特征，土壤深度的影响大于处理，且在当前气候条件下，自然植被土壤（NV）的 δ¹³C 值低于冰叶日中花入侵土壤（CC）。
无机氮和有机氮：在表土中，不同处理下 NH₄⁺-N 和 NO₃^--N 含量呈现不同趋势，CTP 处理下最高，CC 处理下最低。在底土中，NO₃^--N 含量无差异。土壤深度对有机氮影响显著，表土有机氮含量更高。
其他土壤养分：处理和土壤深度对土壤有效磷（P）、镁（Mg）、铝（Al）、铜（Cu）、铁（Fe）、锰（Mn）和锌（Zn）等养分含量均有显著影响。例如，CP 处理下有效 P 含量显著低于 CC 处理，且底土中有效 P 含量低于表土；CC 处理下有效 Mg 含量低于 CTP 处理，且底土中有效 Mg 含量低于表土。
判别分析结果：通过判别分析发现，冰叶日中花入侵土壤和自然植被土壤在土壤性质上存在明显差异，且降水减少对入侵土壤的影响大于温度升高，两种气候处理存在协同效应。