入侵植物為何總能形成高密度單一物種群落

近日，中國熱帶農業科學院環境與植物保護研究所入侵植物與雜草研究團隊在植物—土壤反饋驅動植物入侵的機制研究方面取得新進展，為入侵植物常形成高密度的單一物種群落這一現象提出了一種新的機制性解釋。相關結果發表于《植物生態學雜志》（Journal of Plant Ecology）。

前期研究表明，入侵植物通常比本地植物產生更積極的植物—土壤反饋；植物—土壤反饋的方向和強度受到土壤資源有效性（如養分）和同種植物密度的影響。然而，目前還沒有同時從養分和密度兩個角度研究入侵植物與土壤間的反饋作用。

為探究這一問題，研究團隊進行了一個兩階段的植物—土壤反饋實驗，研究了土壤養分和種植密度對5種典型入侵菊科植物(薇甘菊、假臭草、勝紅薊、三葉鬼針草、飛機草)和4種共生的本地植物與土壤間的反饋作用。

結果表明，外來入侵植物馴化的土壤微生物對植物生長沒有抑制作用，而本地植物馴化的土壤微生物對植物生長有抑制作用。在高養分和高密度條件下，入侵種和本地種之間的植物—土壤反饋差異最為明顯。在這些條件下，本地植物在接種同物種或其他本地物種馴化的土壤后生長的生物量遠低于在接種入侵植物馴化的土壤后生長的生物量。

為揭示植物—土壤反饋變化的內在機制，研究者進一步分析了土壤真菌和細菌群落。結果表明，與本地植物相比，外來入侵植物馴化的土壤中叢枝菌根真菌多樣性比本地植物高，且入侵植物和本地植物的病原菌群落組成存在顯著差異。此外，密度的改變對細菌群落組成的影響在高土壤養分條件下更大。

綜上，隨著土壤養分的提高和同物種密度的增加，外來入侵植物與土壤間的反饋變化不大，而本地植物與土壤間的反饋顯著變負，從而阻止后者形成高密度的單一物種群落。這種入侵機制可能與克隆入侵植物特別相關，因為它們可以通過克隆繁殖在棲息地內迅速增殖，而不會遇到負密度依賴，從而從少數個體迅速建立高密度的單一物種群落。

環植所助理研究員王亞和海南大學聯合培養研究生韓愛衍為共同第一作者，該所研究員黃喬喬為通訊作者。該研究得到了國家自然科學基金、海南省重點研發等項目的支持。

相關論文信息：https://doi.org/10.1093/jpe/rtaf121