東北地理所在土壤微生物與干旱-再濕事件協(xié)同影響外來(lái)植物入侵方面取得新進(jìn)展
氣候變化如何影響外來(lái)植物入侵過(guò)程是生態(tài)學(xué)研究的熱點(diǎn)問(wèn)題之一。氣候變化驅(qū)動(dòng)了全球降水格局的改變，并導(dǎo)致全球干濕循環(huán)加劇。許多研究表明干旱對(duì)外來(lái)入侵植物的抑制效應(yīng)強(qiáng)于本地植物。這可能是外來(lái)入侵植物往往具有較高的資源獲取能力，從而脅迫耐受性較低導(dǎo)致的。如果該解釋成立，那么理論上干旱之后的再濕潤(rùn)事件對(duì)外來(lái)入侵植物的促進(jìn)效應(yīng)要強(qiáng)于本地植物。但是，干旱-再濕潤(rùn)事件如何影響外來(lái)植物入侵過(guò)程仍缺乏足夠論證。另外，干旱-再濕潤(rùn)過(guò)程不僅影響植物的生長(zhǎng)發(fā)育，還會(huì)同時(shí)改變土壤微生物的活性。這種改變是否會(huì)間接調(diào)控干旱-再濕潤(rùn)背景下的外來(lái)植物入侵過(guò)程也亟待明確。
基于以上研究空白，中科院東北地理所生物入侵生態(tài)學(xué)研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一個(gè)溫室盆栽實(shí)驗(yàn)（圖1）：將4對(duì)同屬的外來(lái)入侵植物與本地植物單獨(dú)種植，并對(duì)其進(jìn)行水分控制（正常澆水 vs. 干旱 vs. 干旱-再濕潤(rùn)處理） × 土壤滅菌（滅菌 vs. 不滅菌）的全因子處理。
圖1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)示意圖
結(jié)果表明：無(wú)論土壤微生物是否存在，干旱對(duì)外來(lái)入侵植物生長(zhǎng)的抑制效應(yīng)顯著強(qiáng)于對(duì)本地植物的抑制效應(yīng)（圖2），這與前人的研究結(jié)果類似。然而，干旱之后的再潤(rùn)濕處理對(duì)外來(lái)入侵植物生長(zhǎng)的促進(jìn)效應(yīng)卻強(qiáng)于對(duì)本地植物的促進(jìn)效應(yīng)，即外來(lái)入侵植物響應(yīng)干旱-再濕潤(rùn)事件的恢復(fù)能力更強(qiáng)（圖2）。這是符合理論預(yù)期的。此外，當(dāng)有土壤微生物存在時(shí)，外來(lái)入侵植物響應(yīng)干旱-再濕潤(rùn)的這種恢復(fù)能力得到了再次提升（圖2）。
因此，盡管干旱可能會(huì)抑制外來(lái)入侵植物的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，但是干旱-再濕事件與土壤微生物卻協(xié)同加劇了外來(lái)入侵植物對(duì)本地植物的生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)植物入侵。
圖2 不同處理組合下外來(lái)入侵植物與本地植物的總生物量（a）及根生物量占比（b）
以上研究成果發(fā)表在英國(guó)生態(tài)學(xué)會(huì)旗艦期刊Functional Ecology上，中科院東北地理所博士研究生張雪與國(guó)際訪問(wèn)學(xué)者Ayub Oduor博士為共同第一作者，劉艷杰研究員為通訊作者。研究得到了中科院人才項(xiàng)目（Y9B7041001）、中科院東北理所創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目（2022CXTD01）以及中科院國(guó)際人才計(jì)劃項(xiàng)目（2021VBB0004）的資助。
論文信息如下：Zhang, X., Oduor, A.M.O. and Liu, Y. (2022), Invasive plants have greater growth than co-occurring natives in live soil subjected to a drought-rewetting treatment. Functional Ecology. doi: 10.1111/1365-2435.14244
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