東北地理所在土壤水分和養(yǎng)分限制影響外來植物入侵方面取得新進(jìn)展
全球生態(tài)系統(tǒng)正遭受多種外來植物的共同入侵，入侵熔毀假說認(rèn)為入侵物種之間的促進(jìn)作用有助于入侵種群的建立。物種相互作用中的競爭或促進(jìn)關(guān)系可能會(huì)隨環(huán)境條件變化。斜坡梯度假說預(yù)測在資源匱乏環(huán)境中植物間表現(xiàn)出互利或促進(jìn)作用，資源充足環(huán)境則以競爭為主。因此，研究不同環(huán)境條件下入侵物種與本地物種之間的競爭或促進(jìn)作用，有助于揭示入侵植物成功入侵的機(jī)制。然而，現(xiàn)有研究多局限于單一環(huán)境梯度，對多重環(huán)境梯度下的相互作用了解有限。基于此，本研究提出三個(gè)核心問題：（1）水分和養(yǎng)分雙重限制下，入侵植物生長是否受到更強(qiáng)的負(fù)面影響？（2）此條件下，入侵植物之間是否獲得更強(qiáng)促進(jìn)作用？（3）種內(nèi)和種間促進(jìn)作用是否產(chǎn)生相同效果？
中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所的生物入侵生態(tài)學(xué)團(tuán)隊(duì)通過溫室盆栽控制實(shí)驗(yàn)，探討了多物種之間的相互作用機(jī)制，以解決上述科學(xué)問題（圖1）。實(shí)驗(yàn)選取了5對入侵和本地植物物種作為研究對象，并設(shè)置了三種植物相互作用水平：（1）種內(nèi)競爭，即目標(biāo)植物與同種植物共同生長；（2）種間競爭，即目標(biāo)植物與不同種的本地或入侵植物共同生長；（3）無競爭，即目標(biāo)種單獨(dú)種植。這些植物間相互作用處理進(jìn)一步與兩種土壤水分水平（干旱與充足水分）及兩種土壤養(yǎng)分水平（低養(yǎng)分與高養(yǎng)分）進(jìn)行了全因子交互設(shè)置。
圖1實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)示意圖
結(jié)果顯示，低養(yǎng)分條件下，與目標(biāo)本地植物相比，目標(biāo)入侵植物與其他入侵植物共同生長時(shí)獲得更大的地上生物量，而高養(yǎng)分條件下，目標(biāo)入侵植物與其他入侵植物共同生長時(shí)表現(xiàn)較差（圖2h）。此外，低養(yǎng)分環(huán)境中，無論目標(biāo)植物是否為入侵物種，本地競爭者促進(jìn)目標(biāo)植物的地上生物量（圖2e）。種間競爭中，干旱對本地目標(biāo)植物生長的負(fù)面影響更顯著；而無論競爭類型如何，目標(biāo)入侵植物與目標(biāo)本地植物受干旱脅迫影響相似（圖2j）。
圖2不同土壤水分、土壤養(yǎng)分以及植物競爭類型對植物地上生物量的影響
綜上所述，共同發(fā)生的外來入侵植物在低養(yǎng)分條件下相互促進(jìn)，而高養(yǎng)分條件下則相互競爭。因此，在營養(yǎng)貧乏的棲息地，入侵物種的相互促進(jìn)可能加速其傳播和影響，因此在這類區(qū)域減少入侵植物繁殖體的數(shù)量并進(jìn)行優(yōu)先防控顯得尤為重要。
研究成果近期在線發(fā)表在美國生態(tài)學(xué)會(huì)旗艦期刊Ecology上，生物入侵生態(tài)學(xué)團(tuán)隊(duì)訪問學(xué)者Ayub M.O. Oduor副教授和已畢業(yè)碩士研究生余晗為共同第一作者，劉艷杰研究員為通訊作者。該研究得到了國家自然科學(xué)基金（32371748）、中國科學(xué)院人才項(xiàng)目（Y9B7041001）、?中國科學(xué)院國際人才計(jì)劃（CAS-PIFI）（2021VBB0004）的資助。
論文信息如下：
Oduor AMO,Yu H,Liu Y,2024. Invasive plant species support each other's growth in low-nutrient conditions but compete when nutrients are abundant. Ecology,https://doi.org/10.1002/ecy.4401
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