資源波動假說認為本地植物群落的資源可用性波動可能加劇外來植物的入侵風(fēng)險。盡管大量研究對此進行了探討，但缺乏一致的結(jié)論，這可能因為大多數(shù)研究僅關(guān)注資源波動對外來植物入侵的直接影響，而忽視了其他生物的調(diào)控作用。例如，貧瘠土壤中的共生微生物可能對植物互作的影響更大，而在富饒的土壤中，可能是土壤病原菌的影響更為顯著。因此，養(yǎng)分變化引發(fā)的土壤微生物結(jié)構(gòu)變化可能會影響外來植物與本地植物的互作，從而影響外來植物的入侵過程。

　　中國科學(xué)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)團隊開展了一項多物種的溫室盆栽實驗，用以檢驗上述假設(shè)(圖1)。在此實驗中，八種外來入侵植物被置于盆栽中心，與五種不同的本地群落進行競爭。然后，對這些盆栽分別進行養(yǎng)分波動(恒定vs.脈沖) 養(yǎng)分可利用性(低vs.高) 土壤微生物(不滅菌vs.滅菌)的全因子處理。

圖1 實驗設(shè)計示意圖

　　結(jié)果表明：在無土壤微生物存在的環(huán)境中，低養(yǎng)分水平下的養(yǎng)分波動提高了外來入侵植物的優(yōu)勢度，而高養(yǎng)分水平下養(yǎng)分波動的效應(yīng)不明顯。這可能是低養(yǎng)分水平下的養(yǎng)分波動加劇了外來植物與本地植物之間的競爭導(dǎo)致的。然而，當(dāng)存在土壤微生物時，低養(yǎng)分水平下的養(yǎng)分波動對外來入侵植物優(yōu)勢度的促進效應(yīng)不明顯，高養(yǎng)分水平下的養(yǎng)分波動反而提高了外來入侵植物的優(yōu)勢度(圖2)。土壤微生物群落分析進一步表明，高養(yǎng)分水平下的養(yǎng)分波動增加了病原真菌最主要科、屬類群的相對豐度，而低養(yǎng)分水平下的養(yǎng)分波動降低了這些類群的相對豐度(圖3)。由于外來植物可能逃逸了部分天敵生物，這種高養(yǎng)分水平下的養(yǎng)分波動引起的病原真菌相對豐度的增加可能會進一步抑制本地植物生長，進而促進了外來植物在此情境下的入侵。該結(jié)果進一步揭示，除直接影響外，環(huán)境變化還可能通過土壤微生物群落的變化間接影響植物入侵。

圖2 不同處理組合下非本地植物的地上生物量(a)、本地植物群落地上生物量(b)和非本地植物的地上生物量占比(c)

圖3 不同養(yǎng)分可利用性水平下養(yǎng)分波動對土壤病原真菌和AMF的多樣性及相對豐度的影響

　　以上研究是該團隊繼“地上植食昆蟲調(diào)控養(yǎng)分變化對植物入侵的影響”發(fā)現(xiàn)之后(Li et al. 2022)，在“環(huán)境變化+營養(yǎng)級生物復(fù)合驅(qū)動植物入侵”研究領(lǐng)域的又一新成果，為全面理解全球環(huán)境變化背景下的植物入侵過程提供了新視角。成果發(fā)表在美國生態(tài)學(xué)會期刊Ecology上，由博士研究生張雪(第一作者)、Mark van Kleunen教授、常春玲特別研究助理和劉艷杰研究員(通訊作者)共同完成。該研究得到了國家自然科學(xué)基金(32371748)、中國科學(xué)院人才項目(Y9B7041001)和中國科學(xué)院東北理所創(chuàng)新團隊項目(2022CXTD01)的資助。

　　相關(guān)論文信息：

　　1. Zhang, Xue, van Kleunen, M., Chang, C., and & Liu, Y.* (2023) Soil microbes mediate the effects of resource variability on plant invasion. Ecology, https://doi.org/10.1101/2021.11.01.466853

　　2. Li Y., Gao Y., van Kleunen M. & Liu Y.* (2022) Herbivory may mediate the effects of nutrients on the dominance of alien plants. Functional Ecology, https://doi.org/10.1111/1365-2435.14019