在生物入侵生態(tài)學(xué)研究領(lǐng)域，本地生物多樣性與外來生物入侵之間的關(guān)系長久以來成為群落可入侵性探討的焦點(diǎn)問題。1958年，英國生態(tài)學(xué)家Charles Elton提出經(jīng)典的“多樣性-入侵性”假說，認(rèn)為本地群落物種多樣性越高對(duì)外來生物入侵的抵抗能力越強(qiáng)。盡管該假說被提出之后得到了許多模型或?qū)嶒?yàn)研究的支持，但是一方面，實(shí)驗(yàn)大多在驗(yàn)證“多樣性-入侵性”的負(fù)相關(guān)關(guān)系，未具體探究其機(jī)制；另一方面，理論都以資源競爭作為機(jī)制來探討“多樣性-入侵性”的關(guān)系，忽略了天敵（例如土壤微生物）介導(dǎo)的競爭。

　　針對(duì)以上研究缺口，中科院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所生物入侵生態(tài)學(xué)研究團(tuán)隊(duì)與德國康斯坦茨大學(xué)生態(tài)學(xué)研究團(tuán)隊(duì)借鑒植物-土壤反饋的研究方法，利用溫室控制實(shí)驗(yàn)，探究了本地植物多樣性如何通過土壤微生物調(diào)控外來植物的入侵過程。實(shí)驗(yàn)第一階段，研究人員利用不同的本地植物物種馴化土壤微生物群落，并測(cè)定了不同植物馴化后的土壤微生物群落多樣性。實(shí)驗(yàn)第二階段，研究人員將來自不同植物馴化過的土壤人工混合，組成不同的植物多樣性梯度的馴化土壤（分別是多樣性1、2和4），然后在這些土壤里種植外來植物，并測(cè)定其生長表現(xiàn)。

圖一 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)概念圖

　　研究結(jié)果表明，與低多樣性的本地群落（兩種本地植物馴化的混合土壤）相比，高多樣性的本地群落（四種本地植物馴化過的混合土壤）對(duì)外來植物的抵抗更高。本地植物根際土壤微生物群落分析結(jié)果進(jìn)一步表明，不同本地植物馴化過的土壤真菌病原體群落組成存在顯著差異。因此，研究人員推斷本地植物物種多樣性越高的植物群落，可能具有更高的植物病原體多樣性，因而對(duì)外來植物產(chǎn)生負(fù)反饋效應(yīng)更強(qiáng)。本研究首次揭示，土壤微生物介導(dǎo)的外來植物和本地植物之間的競爭是“多樣性-入侵性”之間負(fù)相關(guān)關(guān)系的潛在機(jī)制。

圖二 不同本地植物多樣性梯度馴化土壤下外來植物的地上生物量差異

圖三 不同本地植物馴化過的土壤細(xì)菌（a,d），真菌（b,e）和真菌病原體（c,f）群落組成的差異（β多樣性和非共享的ASV）。不同顏色代表不同本地植物。NMDS圖中，不同點(diǎn)代表土壤樣品。

　　該研究由德國康斯坦茨大學(xué)張致杰博士（第一作者）、中科院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所劉艷杰研究員（通訊作者）等共同完成，研究成果于近期發(fā)表在國際生態(tài)學(xué)經(jīng)典期刊Ecology上。論文信息如下：

　　Zhang Z., Liu Y.*, Brunel C. and van Kleunen M. (2020) Evidence for Elton’s diversity‐invasibility hypothesis from belowground. Ecology, https://doi.org/10.1002/ecy.3187.