生态与环境学院生物多样性研究院团队在外来植物入侵机制方面取得系列研究进展
图为外来植物入侵对土壤微生物碳的影响。
本报讯近日，云南大学生态与环境学院生物多样性研究院团队在外来植物入侵机制方面取得系列研究进展，相关成果分别发表于GlobalChangeBiology、Oikos及AnnalsofBotany等国际知名期刊。团队从土壤碳循环影响、植物-土壤反馈动态及纬度适应性三个角度，系统揭示了外来植物入侵的生态机制及影响，为全球生物多样性保护与生态系统管理提供了重要科学依据。
土壤有机碳（SOC）是全球碳循环的关键环节，对土壤肥力和结构影响重大，其含量受土地利用、管理、气候变化等因素共同制约。此前，外来植物入侵对SOC水平的影响尚不明确。研究团队整合全球61项研究的445组数据进行Meta分析，并开展野外验证实验，覆盖森林、湿地、河口生态系统，采集不同土层样本，分析外来植物入侵后土壤有机碳组分的变化（如图所示）。结果表明，果园和河口生态系统中，外来植物入侵使其SOC含量均有所提升；各生态系统的微生物量碳（MBC）均显著增加；并且，浅层（0—20cm）与深层（50—100cm）土壤的MBC均显著富集。野外实验发现，外来植物入侵区的MBC含量远超本地植物区和裸地。研究强调了外来植物入侵在不同生态系统和土壤层中的复杂作用，为全球碳循环研究开辟了新的视角，成果以“PlantInvasionIncreasesSoilMicrobialBiomassCarbon:Meta-AnalysisandEmpiricalTests”为题发表于生态学权威期刊GlobalChangeBiology。
外来入侵植物与本土植物竞争资源，改变土壤生态，影响本地生态系统。但大多数植物-土壤反馈（PSF）研究集中于短期实验，忽视了时间因素的动态变化。为探究PSF时间动态，团队以入侵植物美洲商陆、非入侵外来植物二十蕊商陆和本土植物商陆为对象开展两个阶段的实验。先将三种植物分别单独种植4、8、12个月以驯化土壤，再在反馈阶段把每种植物种在同种或异种植物驯化的土壤中观察其生长表现。研究发现，土壤驯化时长显著影响PSF方向与强度，美洲商陆和土著植物商陆在自身驯化土壤中生长更好，二十蕊商陆在异种驯化土壤中表现更佳，挑战了PSF静态特性认知，凸显了时间因素的重要性。经过土壤灭菌和添加活性炭处理，研究揭示了微生物和化学物质介导PSF时间动态的关键作用，表明美洲商陆借此获得了竞争优势。该研究增进了对入侵植物通过PSF影响本地生物多样性的理解，为外来物种管理和生物多样性保护提供了新视角与策略。该研究强调长期监测及考虑时间因素评估外来物种影响的重要性，提示政策制定者制定入侵物种管理计划时要考虑土壤微生物群落和化学物质的动态变化。上述研究成果以“Temporalchangesinplant-soilfeedbacksbetweentheinvasivePhytolaccaamericanaandcongenericnativeandnon-invasivealienplants”为题发表于生态学知名期刊Oikos。
美洲商陆原产于北美洲，已被引入多个大洲并在多地成为重要入侵物种，但其在不同环境下的入侵机制尚不明晰。该研究团队从中国六个不同纬度地区收集其种子，开展了2年的同质园种植实验，设置重金属处理与防草食动物处理，评估这些因素对美洲商陆生长、繁殖及防御特性的影响。研究结果发现，美洲商陆生长和防御特性（如分枝数、地下与总生物量、叶片单宁含量等）呈现出显著纬度趋势，与野外调查结果相符，但其繁殖结构的纬度趋势则不同。此外，重金属和草食动物压力显著影响其生长、繁殖与防御机制，塑造了纬度分布模式。该研究增进了对美洲商陆入侵机制的理解，为入侵物种管理防控提供了新思路，指出未来防控策略应考虑物种表型可塑性、遗传分化以及环境因素对入侵的影响。相关研究成果以“Latitudinaltrendsinaninvasiveplant:geneticdifferentiation,phenotypicplasticity,andtheeffectsofheavymetalsandherbivoresongrowth,defence,andreproductivecharacteristics”为题发表于国际知名植物学期刊AnnalsofBotany。
以上研究成果得到国家自然科学基金和云南省教育厅科研基金项目、研究生实践创新项目、中国生态学会青年托举项目、云南省兴滇英才计划和云南大学东陆青年人才计划的支持。
（生态与环境学院文/图）