由入侵植物日本虎杖（Reynoutria japonica）引发的土壤变化途径：根际效应与凋落物效应的对比

日本鬼针草通过根系和落叶两种途径显著改变土壤性质，其中根系影响酚类化合物和微生物群落，落叶影响土壤湿度和钾镁含量，二者存在拮抗、协同和叠加效应，需多季节研究揭示动态变化。

摘要

背景与目的

外来植物能够显著改变被入侵生态系统的土壤性质，但目前尚不清楚这些变化在多大程度上是由根际过程还是凋落物输入引起的。我们的研究旨在厘清这两种途径在日本虎杖（Reynoutria japonica）案例中的相对贡献。

方法

我们进行了为期两年的盆栽实验，设置了四种处理方式（仅添加凋落物、仅种植植物、同时添加凋落物和植物、以及对照组），并分别在实验的第一年秋季、第二年春季和秋季进行了三次采样。我们对土壤样本进行了37项物理化学和微生物指标的分析，包括pH值、水分含量、养分有效性、酚类化合物以及微生物生物量。

结果

日本虎杖通过凋落物和根际途径显著改变了土壤性质，这两种途径各自影响了不同的土壤参数。添加凋落物主要影响了物理化学参数，尤其是土壤水分以及可交换钾（K）和镁（Mg）的含量。植物生长则主要改变了酚类化合物的含量和微生物特性，对细菌生物量有显著影响。当这两种途径共同作用时，有时会产生拮抗效应（如水分含量），有时会产生叠加效应（大多数参数），有时则会产生协同效应（如细菌生物量），这表明植物与土壤之间存在复杂的反馈机制。这些效应随时间逐渐增强，且某些参数表现出季节性变化，突显了土壤对日本虎杖响应的时间动态特性。

结论

日本虎杖的凋落物途径和根际途径对其改变生态系统的能力都至关重要。这两种途径在性质和作用时间上存在差异，这强调了采用多季节性研究方法来全面了解外来植物引起的土壤变化的重要性。