入侵植物为何总能形成高密度单一物种群落

近日，中国热带农业科学院环境与植物保护研究所入侵植物与杂草研究团队在植物—土壤反馈驱动植物入侵的机制研究方面取得新进展，为入侵植物常形成高密度的单一物种群落这一现象提出了一种新的机制性解释。相关结果发表于《植物生态学杂志》（Journal of Plant Ecology）。

前期研究表明，入侵植物通常比本地植物产生更积极的植物—土壤反馈；植物—土壤反馈的方向和强度受到土壤资源有效性（如养分）和同种植物密度的影响。然而，目前还没有同时从养分和密度两个角度研究入侵植物与土壤间的反馈作用。

为探究这一问题，研究团队进行了一个两阶段的植物—土壤反馈实验，研究了土壤养分和种植密度对5种典型入侵菊科植物(薇甘菊、假臭草、胜红蓟、三叶鬼针草、飞机草)和4种共生的本地植物与土壤间的反馈作用。

结果表明，外来入侵植物驯化的土壤微生物对植物生长没有抑制作用，而本地植物驯化的土壤微生物对植物生长有抑制作用。在高养分和高密度条件下，入侵种和本地种之间的植物—土壤反馈差异最为明显。在这些条件下，本地植物在接种同物种或其他本地物种驯化的土壤后生长的生物量远低于在接种入侵植物驯化的土壤后生长的生物量。

为揭示植物—土壤反馈变化的内在机制，研究者进一步分析了土壤真菌和细菌群落。结果表明，与本地植物相比，外来入侵植物驯化的土壤中丛枝菌根真菌多样性比本地植物高，且入侵植物和本地植物的病原菌群落组成存在显著差异。此外，密度的改变对细菌群落组成的影响在高土壤养分条件下更大。

综上，随着土壤养分的提高和同物种密度的增加，外来入侵植物与土壤间的反馈变化不大，而本地植物与土壤间的反馈显著变负，从而阻止后者形成高密度的单一物种群落。这种入侵机制可能与克隆入侵植物特别相关，因为它们可以通过克隆繁殖在栖息地内迅速增殖，而不会遇到负密度依赖，从而从少数个体迅速建立高密度的单一物种群落。

环植所助理研究员王亚和海南大学联合培养研究生韩爱衍为共同第一作者，该所研究员黄乔乔为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、海南省重点研发等项目的支持。

相关论文信息：https://doi.org/10.1093/jpe/rtaf121