東北地理所在土壤水分和養分限制影響外來植物入侵方面取得新進展
全球生態系統正遭受多種外來植物的共同入侵，入侵熔毀假說認為入侵物種之間的促進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關系可能會隨環境條件變化。斜坡梯度假說預測在資源匱乏環境中植物間表現出互利或促進作用，資源充足環境則以競爭為主。因此，研究不同環境條件下入侵物種與本地物種之間的競爭或促進作用，有助于揭示入侵植物成功入侵的機制。然而，現有研究多局限于單一環境梯度，對多重環境梯度下的相互作用了解有限。基于此，本研究提出三個核心問題：（1）水分和養分雙重限制下，入侵植物生長是否受到更強的負面影響？（2）此條件下，入侵植物之間是否獲得更強促進作用？（3）種內和種間促進作用是否產生相同效果？
中國科學院東北地理與農業生態研究所的生物入侵生態學團隊通過溫室盆栽控制實驗，探討了多物種之間的相互作用機制，以解決上述科學問題（圖1）。實驗選取了5對入侵和本地植物物種作為研究對象，并設置了三種植物相互作用水平：（1）種內競爭，即目標植物與同種植物共同生長；（2）種間競爭，即目標植物與不同種的本地或入侵植物共同生長；（3）無競爭，即目標種單獨種植。這些植物間相互作用處理進一步與兩種土壤水分水平（干旱與充足水分）及兩種土壤養分水平（低養分與高養分）進行了全因子交互設置。
圖1實驗設計示意圖
結果顯示，低養分條件下，與目標本地植物相比，目標入侵植物與其他入侵植物共同生長時獲得更大的地上生物量，而高養分條件下，目標入侵植物與其他入侵植物共同生長時表現較差（圖2h）。此外，低養分環境中，無論目標植物是否為入侵物種，本地競爭者促進目標植物的地上生物量（圖2e）。種間競爭中，干旱對本地目標植物生長的負面影響更顯著；而無論競爭類型如何，目標入侵植物與目標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，共同發生的外來入侵植物在低養分條件下相互促進，而高養分條件下則相互競爭。因此，在營養貧乏的棲息地，入侵物種的相互促進可能加速其傳播和影響，因此在這類區域減少入侵植物繁殖體的數量并進行優先防控顯得尤為重要。
研究成果近期在線發表在美國生態學會旗艦期刊Ecology上，生物入侵生態學團隊訪問學者Ayub M.O. Oduor副教授和已畢業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基金（32371748）、中國科學院人才項目（Y9B7041001）、?中國科學院國際人才計劃（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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