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河岸侵蚀会损害陆地和水生生态系统，而河岸缓冲带是最广泛使用的侵蚀控制手段之一。然而，目前关于河岸植被如何控制侵蚀的认识，大多来自由一种或两种植物构成的系统；这类研究忽略了河岸群落的多样性，以及可能影响固土根系形成的物种相互作用（竞争与促进）。我们开展了河岸中尺度实验，以检验植物物种丰富度是否会改变根系性状，以及根系性状和物种相互作用是否会降低侵蚀。我们建立了85个中尺度实验单元，处理范围从无植被对照到六物种混种；测量根系生物量、长度、体积和直径；以相对产量总和（RYT）量化物种相互作用；并通过射流侵蚀试验测量侵蚀速率。与无植被对照相比，有植被的实验单元侵蚀显著较少（t = 4.05，p = 0.023）。物种丰富度对大多数根系性状没有影响，但平均根径随丰富度增加而减小（β = -0.0225，p = 0.047）。RYT的取值范围涵盖竞争（RYT < 1）至促进（RYT > 1），但无论是物种相互作用还是任何根系性状，均与侵蚀速率无直接关联。不过，RYT与土壤含水量呈负相关（β = -0.196，p = 0.010）。分段结构方程模型显示，物种是否存在、根长和土壤含水量之间的关联路径最能解释侵蚀情况（AIC = 39.27；Fisher's C = 11.27，df = 12，p = 0.506）。柳枝稷（Panicum virgatum）增加了根长，而多花黑麦草（Lolium multiflorum）和稗（Echinochloa crus-galli）则使根长缩短；根长较长与土壤较干燥相关（标准化 β = -0.31，p = 0.005），而土壤越湿润，侵蚀速率越低（标准化 β = -0.39，p < 0.001）。哪些物种受到 彩神物种的存在与否比其数量更为重要；植物与侵蚀之间的联系，更多是通过土壤水分而非单纯的根系性状体现的。河岸缓冲带的物种选择可能需要同时考虑其对土壤水分的影响和根系延伸范围，尤其是在气候变化背景下，干旱后出现强降雨的情况日益频繁。
1
美国宾夕法尼亚州立大学生态系统科学与管理系，美国宾夕法尼亚州大学公园市；
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Daniel N Livsey
2
ATC Williams，澳大利亚昆士兰州布里斯班；
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Caroline Benfer-Martin
3
联合县保护区，刘易斯堡，宾夕法尼亚州，美国
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Tyler A Groh
1
美国宾夕法尼亚州立大学生态系统科学与管理系，美国宾夕法尼亚州大学公园市；
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Bradley J Cardinale
1
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河岸侵蚀会损害陆地和水生生态系统，而河岸缓冲带是最广泛采用的控制手段之一。然而，目前关于河岸植被如何控制侵蚀的研究，大多基于仅含一至两个物种的系统，未能体现河岸群落的多样性，也忽略了可能影响固土根系形成的物种间相互作用（竞争与促进）。我们开展了一项溪岸中宇宙实验，以检验植物物种丰富度是否】【。
改变根系性状，以及根系性状和物种相互作用是否能够降低侵蚀。我们建立了85个中型生态系统单元（mesocosm），其处理范围从无植被对照到包含6个物种的多物种群落；测定了根系生物量、长度、体积和直径，利用相对产量总和（RYT）量化物种相互作用，并采用射流冲蚀试验测定侵蚀速率。与无植被对照相比，有植被的中型生态系统单元侵蚀显著减弱（t = 4.05，p = 0.023）。物种丰富度对大多数根系性状没有影响，但平均根径随物种丰富度增加而减小（β = -0.0225，p = 0.047）。RYT的范围涵盖竞争（RYT < 1）和促进（RYT > 1）；然而，物种相互作用和任何根系性状均未与侵蚀速率直接相关。不过，RYT与土壤含水量呈负相关（β = -0.196，p = 0.010）。分段结构方程模型显示，侵蚀状况最适合由一条连接物种存在、根长和土壤含水量的路径解释（AIC = 39.27；Fisher's C = 11.27，df = 12，p = 0.506）。Panicum virgatum增加了根长，而Lolium multiflorum和Echinochloa crus-galli则降低了根长；根系越长，土壤越干燥（标准化β = -0.31，p = 0.005），土壤越湿润，侵蚀速率越低（标准化β = -0.39，p < 0.001）。物种组成比物种数量更为重要；植物对侵蚀的影响是通过土壤含水量实现的，而不仅仅是通过根系性状实现的。在气候变化导致干旱之后发生强降雨的情况日益常见的背景下，河岸缓冲带的物种选择可能需要同时考虑其对土壤含水量和根系延伸范围的影响。
利益冲突声明
作者声明不存在利益冲突。
脚注
基金信息声明
Bradley J. Cardinale 博士
版权
本预印本的版权归作者/资助方所有；作者/资助方已授予 bioRxiv 永久展示本预印本的许可。
本预印本依据 CC-BY 4.0 国际许可协议公开。
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发布于 2026 年 10 月 9 日。
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超越多样性：从整体系统视角看植被对侵蚀的控制
Janniry Cabrera Belen，
Daniel N. Livsey，
Caroline Benfer-Martin，
Tyler A. Groh，
Bradley J. Cardinale
bioRxiv
2026.10.08.757748；
doi：https://doi.org/10.64898/2026.10.08.757748
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超越多样性：从整体系统视角看植被对侵蚀的控制
Janniry Cabrera Belen，
Daniel N. Livsey，
Caroline Benfer-Martin，
Tyler A. Groh，
Bradley J. Cardinale
bioRxiv
2026.10.08.757748；
doi：https://doi.org/10.64898/2026.10.08.757748
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关键词：河岸侵蚀 · 河岸植被 · 植物物种丰富度 · 根系性状 · 土壤含水量 · 物种相互作用
原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.10.08.757748v1?rss=1