氮沉降背景下土壤微生物对入侵植物乌桕叶绿素荧光特征的影响

植物入侵会造成入侵地生态系统功能和稳定性的破坏。与原产地种源相比，入侵种源植物在生理学特性方面有所不同，使其在资源利用和抵抗环境胁迫具有较强的竞争优势。叶绿素荧光特性与植物光合作用效率密切相关，对植物生长具有重要作用。氮沉降加剧是全球变化的一个重要因子，土壤微生物对植物吸收利用土壤养分至关重要。通过施用细菌抑制剂（链霉素）和真菌抑制剂（扑海因）选择性抑制的土壤微生物活性，开展乌桕盆栽实验，在模拟氮沉降背景下，研究不同微生物群落如何影响入侵乌桕叶绿素荧光特性，有助于理解入侵植物的进化特征和入侵机制，为有效防控入侵植物并降低其对生态系统危害提供理论依据。以原产地地和入侵地两个种源乌桕（Triadica sebifera）为研究对象，在氮沉降条件下，通过调控土壤细菌和真菌，探讨两个种源乌桕叶绿素荧光参数差异。结果显示：氮沉降显著增加乌桕相对叶绿素含量（SPAD）、光系统II的最大量子产率（F_v/F_m）、非光化学猝灭（NPQ）和半饱和光强（I_k）。入侵种源乌桕比原产地具有较低SPAD。氮沉降与细菌抑制剂共同作用显著增强了F_v/F_m、NPQ和I_k，显著减弱了光能利用率（α）和SPAD。细菌抑制剂减缓了本地种源乌桕α，真菌抑制剂促进本地种源乌桕I_k，抑制入侵种源乌桕I_k，细菌和真菌抑制剂可显著降低原产地乌桕α。氮沉降与生物抑制剂可显著作用于乌桕叶片SPAD。氮沉降、土壤微生物和不同乌桕种源可共同作用于光系统Ⅱ实际光合量子产率Y（Ⅱ），α和潜在最大相对电子传递速率（ETR_max）。因此，氮沉降与生物抑制剂对乌桕叶绿素荧光特性具有协同作用，入侵种源乌桕对土壤微生物控制的响应不明显，在微生物控制条件下依然具有较强的适应能力，因而具有较强的入侵能力。     

土壤微生物对不同种源乌桕生长的影响

【背景】土壤微生物对植物成功入侵具有重要影响,研究中国本地土壤微生物对美国入侵种乌桕的净生长效应有利于进一步理解乌桕成功入侵的机理。【方法】以本地和入侵2个种源多个种群的乌桕为试验材料,通过对土壤进行灭菌处理,研究土壤微生物对不同种源乌桕幼苗生长的影响。【结果】土壤微生物对入侵种乌桕具有正效应,与本地种相比,入侵种乌桕幼苗总生物量、相对生长速度、根冠比以及总叶面积、叶面积比、比叶面积等生物学指标在新鲜土壤中均表现出明显优势。种源和土壤处理间存在交互效应的指标显示土壤微生物去除对入侵种乌桕的抑制作用更为明显。这一结果与土壤自然天敌逃逸假说相背,入侵种乌桕在一定程度上具有较本地种更强的土壤微生物利用能力,在非根际土壤微生物的作用下入侵种乌桕具有较强的生长能力和明显的竞争优势。【结论与意义】本研究证实土壤微生物可能对乌桕成功入侵具有不可忽略的作用。由于该试验在乌桕起源地进行,结合在乌桕入侵地进行的研究有助于进一步分析土壤微生物对入侵的贡献作用;研究土壤微生物与入侵植物的互作关系有助于对入侵物种进行准确预测和有效控制,减少生物入侵对生态系统功能的破坏。     

UV-B辐射增强和氮沉降对入侵植物乌桕生长的影响

外来植物入侵是全球性问题,严重威胁入侵地生态系统功能和稳定性。入侵植物与其在原产地生长特征的不同,使其在抵抗胁迫生境和利用资源方面具有较强的竞争能力,从而具有较高的入侵潜力。UV-B辐射增强和氮沉降加剧作为两种全球变化因子,可能与土壤微生物共同作用于植物入侵的整个过程。了解UV-B辐射增强和氮沉降加剧是如何直接或间接影响微生物介导的植物生长,有助于揭示全球变化背景下的植物入侵机理,为有效控制植物入侵并降低其对生态系统功能的危害提供理论依据。该试验采用四因素裂区设计,以入侵美国的中国乌桕(Triadica sebifera)为研究对象,通过模拟UV-B辐射增强和氮沉降加剧,在土壤微生物控制条件下,研究三者对不同种群乌桕生长的影响。结果显示:UV-B辐射增强、氮沉降加剧和土壤微生物可能共同作用于乌桕成功入侵的整个过程。UV-B辐射增强导致乌桕形态学和生物量分配发生变化,大部分的资源分配给叶片以抵抗外界UV-B辐射胁迫。氮沉降使得乌桕将更多资源分配至地上部分,特别是叶片,减少了对地下生物量的分配。原产地土壤微生物对乌桕生长具有显著正效应,同时,氮沉降增强了该效应而UV-B辐射增强对该效应没有影响。氮沉降没有减缓UV-B辐射对乌桕的胁迫作用。入侵地乌桕种群相比于原产地乌桕种群在株高、叶生物量和总生物量方面已经进化出了较为明显的优势,此外,入侵地乌桕种群相比于原产地乌桕种群减弱了在根冠比和根生物量方面对原产地土壤微生物的依赖性,但是增强了在叶面积比方面的依赖性。     

Effects of arbuscular mycorrhizal fungi on Solidago canadensis growth are independent of nitrogen form

丛枝菌根真菌对加拿大一枝黄花生长的影响不受氮形态的调节 越来越多的研究结果表明,入侵植物能通过改变土壤真菌群落直接或间接的促进自身生长。土壤氮含量高低影响植物与丛枝菌根真菌(AMF)的共生关系,进而影响植物生长。然而,氮形态是否会改变入侵植物- 相互作用,以及被改变的AMF群落是否影响入侵植物和本地植物对不同氮形态的依赖性尚未可知。鉴于此,本研究以加拿大一枝黄花(Solidago canadensis)为研究对象,结合野外驯化和室内接种实验,探讨了群落水平上该入侵植物的生长,以及入侵植物-AMF相互作用对不同形态氮添加的响应。首先,选择30对加拿大一枝黄花入侵群落和相近的非入侵群落,并用湿筛法从土壤中获取入侵AMF孢子和非入侵AMF孢子,同时构建两种人工群落：加拿大一枝黄花群落(N = 4)和本地植物群落(N = 4);然后 将入侵和非入侵AMF孢子接种至两种人工群落中,并在生长期间分别供应3种形态氮(NO₃-N、NH₄-N、Gly-N);生长结束后收获各植物群落地上、地下生物量,测定加拿大一枝黄花的形态特征。研究结果发现,加拿大一枝黄花未表现出显著的氮形态依赖性,本地植物则表现出较弱的氮形态依赖性;但入侵AMF可消除氮形态对本地植物的影响。在无氮源供应时,AMF不影响两种植物群落的生长,而提供任一形态氮源时,入侵AMF均显著促进该入侵植物的地下生物量和总生物量而不改变本地植物的生长。加拿大一枝黄花-AMF正相互作用强度显著大于本地植物-AMF相互作用的强度,且这种正的相互作用是通过直接或间接调节加拿大一枝黄花的表型特征(如株高、叶数、根状茎数量等)来实现的。该研究强调了植物-AMF相互作用在入侵中的重要性,并揭示了加拿大一枝黄花特殊的氮获取策略,为进一步研究入侵机制提供了重要的依据。     

土壤真菌差异影响入侵豚草与本地植物生长及互作

采用温室盆栽实验,研究了本地植物土壤与豚草入侵地土壤中真菌对外来植物豚草和2种本地植物生长及对豚草与本地植物互作的影响。结果表明:在本地植物土壤中,杀真菌剂处理下,豚草单独种植、与本地植物狗尾草混合种植或与紫花苜蓿混合种植时,其生物量分别比未采用杀真菌剂处理高46.7%、39.1%和90.5%,但杀真菌剂对狗尾草及紫花苜蓿的生物量却没有显著影响;在豚草入侵地土壤中,与未采用杀真菌剂的处理相比,杀真菌剂处理使单独种植的豚草的生物量降低了44.3%,同时杀真菌剂也降低了本地植物狗尾草和紫花苜蓿的生物量,但杀真菌剂的施用对与狗尾草或紫花苜蓿混合种植的豚草的生物量却没有显著影响;进一步比较了本地植物土壤和豚草入侵土壤中真菌对植物生长的反馈作用,结果显示,在本地植物土壤中,真菌对豚草生长呈现负反馈,但在豚草入侵地土壤中,真菌对单独种植的豚草表现出正反馈,而且与本地植物土壤比较,土壤真菌对与本地植物混合种植的豚草的负反馈作用明显变小了。本研究结果为深入研究豚草入侵的土壤微生物学机制提供了一定的实验证据。     

Moso bamboo and Japanese cedar seedlings differently affected soil N2O emissions

毛竹和日本柳杉幼苗对土壤氧化亚氮排放的影响及微生物机制 毛竹(Phyllostachys edulis)向日本柳杉(Cryptomeria japonica)林的扩张现象越发普遍,其扩张对大 气重要温室气体氧化亚氮(N₂O)排放的影响也引起了更多的关注,而其微生物机制尚不明确。本研究通过添加微生物抑制剂链霉素和扑海因分别抑制细菌和真菌活性,连续观测土壤N₂O排放速率以及相关土壤养分和植物生物量。研究结果表明：(i)毛竹土壤N₂O的排放速率显著高于日本柳杉;与对照相比,细菌抑制剂、真菌抑制剂及其交互作用均对N₂O排放速率具有显著抑制效应,但三者之间无显著差异;(ii)毛竹生物量显著高于日本柳杉;(iii)日本柳杉土壤有机质、全氮和铵态氮显著高于毛竹土壤,日本柳杉土壤pH和全磷显著低于毛竹土壤。真菌抑制剂降低了土壤有机质含量,细菌抑制剂降低了土壤硝态氮含量。真菌抑制剂与物种在影响土壤pH、全磷和铵态氮方面具有显著交互作用。细菌抑制剂与物种在影响土壤全氮方面有显著交互作用。综上所述,毛竹和日本柳杉在生长过程中土壤N₂O排放速率不同,毛竹幼苗土壤N₂O排放及生物量均高于日本柳杉。细菌抑制剂和真菌抑制剂对N₂O的排放速率均具有一定抑制作用。因而,在全球气候变化背景下,应进一步深入了解森林生态系统物种组成和变化对N₂O排放的影响,以有效评估毛竹扩张等导致的生物多样性变化对全球N₂O排放的贡献。     

入侵植物南美蟛蜞菊和本土蟛蜞菊生长对土壤养分的响应

植物入侵对全球生态系统造成了严重威胁,土壤养分条件(养分水平和养分异质性)对外来植物的成功入侵有重要影响。为了探讨土壤养分条件对入侵植物与同属本地植物生长的影响,本研究以入侵植物南美蟛蜞菊(Wedelia trilobata)和同属本地种蟛蜞菊(W.chinensis)为试验材料开展了温室控制实验。实验设置了低、中、高及异质性养分条件下的单种和混种两种种植方式,测定了每种植物总生物量,根、茎、叶生物量及分节数、根冠比等指标,并分析了土壤养分对二者生长的影响。结果表明:土壤养分水平增加显著促进了南美蟛蜞菊和本地蟛蜞菊的生长;土壤养分异质性显著增加了南美蟛蜞菊根生物量和根冠比,显著增加了本地蟛蜞菊的总生物量、根生物量和茎生物量;土壤养分水平和养分异质性对南美蟛蜞菊和本地蟛蜞菊的竞争响应均无显著影响;在土壤养分较高或较低时南美蟛蜞菊更容易入侵成功;在异质养分环境中,当南美蟛蜞菊生长处于高养斑块时更容易入侵成功。     

Success of native and invasive plant congeners depends on inorganic nitrogen compositions and levels

入侵植物与同属本地植物的成功定植依赖于无机氮组成和水平 外来植物的成功入侵常常表现为3种对策：逆境成功型、顺境成功型和两者兼备型。为了在植物群落水平探讨这些对策，我们研究了土壤无机氮组成和水平对入侵植物及其同属本地植物成功定植的影响。在实验中，我们选择21种植物(8种入侵植物、8种本地同属植物、5种本地非同属植物)构建人工植物群落，将每种群落置于3种氮组成(3:1、2:2、1:3硝铵比)和3种氮水平(低氮、中氮、高氮)构成的9种氮处理中。主要测定指标包括：总生物量、相对生物量(指示物种成功)、死亡率和死亡时间。当同时考虑9种氮环境时，入侵植物与同属本地植物具有相似的总生物量、相对生物量和死亡时间，但前者的死亡率较低。这种格局与两者间相似的生长和忍耐性有关。氮组成影响死亡时间，氮水平影响总生物量和相对生物量。最重要的是，物种来源、氮组成和氮水平共同影响总生物量、相对生物量和死亡时间。这些结果表明：生长在系列氮环境中的入侵植物与同属本地植物可能具有相似的成功定植，氮组成和氮水平共同决定外来植物的成功入侵。     

Increased precipitation magnifies the effects of N addition on performance of invasive plants in subtropical native communities

亚热带本地植物群落中增加降水扩大了氮增加对入侵植物表现的影响 氮沉降、降水以及它们的交互作用会影响氮和水是限制性资源的温带生态系统中的外来植物 入侵,但它们是否会影响以及怎样影响外来植物在富氮和降水丰富的亚热带植物群落中的入侵, 仍不清楚。本研究在亚热带生态系统中,在野外用12种常见本地植物构建群落,将4种入侵植物及其近缘的4种本地植物分别引入到群落中,对群落进行氮添加(0和5 g N m⁻² a⁻¹)和降水增加(自然降水和增加降水30%)交互处理,比较了引入的入侵植物和近缘本地植物在群落中的生长和定居表现以及群落特征(包括群落密度和地上生物量等)。研究结果显示,只增加降水没有提高入侵植物或近缘本地植物的表现;氮添加仅提高入侵植物地上生物量和相对密度;氮和降水同时增加提高了入侵植物和近缘本地植物在群落中的生长和定居表现。在氮添加、降水增加和氮与降水同时增加处理下,入侵植物的大多数生长和定居参数高于近缘本地植物。在氮与降水同时增加时,入侵植物所定居本地群落的密度和地上生物量显著低于近缘本地植物所定居本地群落的密度和地上生物量。这些结果说明,在富氮和降水丰富的亚热带本地群落中,降水增加扩大了氮增加对入侵植物表现的影响。这将有助于理解在富氮和降水丰富的亚热带生态系统中,全球变化对植物入侵的影响。     

Congeneric invasive versus native plants utilize similar inorganic nitrogen forms but have disparate use efficiencies

入侵植物与同属本地植物利用相似的无机氮但具有不同的利用效率 土壤无机氮对外来植物入侵具有重要作用。虽然沿完整无机氮梯度研究入侵植物与本地植物的氮利用策略对理解入侵成功很有必要,但相关研究依然相对不足。为此,我们选择6对入侵植物和同属本地植物(即12种植物)开展盆栽实验,设置11种硝铵比(每种比例包含低水平和高水平)形成完整的氮梯度(一端完全是硝态氮而另一端完全是铵态氮)。本实验中每种植物-氮组合重复8次,共栽培2112株植物。我们测定生物量及其分配、生长优势、叶绿素含量和低氮耐受性。结果显示,入侵植物和本地植物在任何一种硝铵比条件下均能正常生长,两者的生长、分配和耐受性反应随硝铵比梯度接近平行。入侵植物比本地植物长得更大,具有更高的叶绿素含量、根生物量分配和低氮耐受性。这些结果表明,入侵植物与同属本地植物利用相似的无机氮形态但具有不同的利用效率。这些氮利用对策在一定程度上有助于外来植物入侵。     

氮碳添加和丛枝菌根对外来入侵植物豚草的影响

通过温室控制试验,研究了氮碳素添加及丛枝菌根(AM)对外来入侵植物豚草生长的影响.结果表明： 氮素添加对豚草的形态指标、生物量及其分配特征和生长速率均没有显著影响,却使豚草地上器官和根的氮含量显著增加;碳素添加增加了土壤中的有效氮含量,促使豚草增加营养吸收器官的生物量分配以缓解养分(氮素)胁迫,导致分枝数、总叶面积、比叶面积和叶生物量比明显降低,总生物量显著减少.豚草与AM真菌共生增强了其适应土壤氮素变化的能力,增加了比叶面积,提高了豚草的资源获取能力,其作用在土壤有效氮含量低时更加明显.AM真菌对豚草适应低氮生境有着重要意义.     

模拟氮沉降对鬼针草及其近缘本地植物的影响

【目的】理解氮素增加对入侵植物与近缘共存本地植物生长和竞争的影响,可为预测全球氮沉降背景下入侵植物的风险评价和本地植物的保护提供依据。【方法】为模拟氮沉降,设置对照(无氮添加)、低氮(1 g·m^-2·a^-1)和高氮(5 g·m^-2·a^-1)添加3种处理,将入侵植物鬼针草及其近缘共存的本地植物金盏银盘分别单种和混种,比较它们在各处理下的生长(株高、分枝数和生物量等)和竞争[相对优势度指数(RDI)与相对互作强度指数(RII)]情况。【结果】无论有无竞争,高氮添加均显著增加鬼针草的生物量,降低其根冠比;无竞争时,高氮添加还显著增加其株高和分枝数。但高氮添加仅显著增加金盏银盘无竞争时的生物量。在所有氮处理下,鬼针草的RDI和RII均显著大于金盏银盘。高氮添加显著增加鬼针草的RDI,但其RII在所有氮处理间无显著差异;高氮添加显著降低金盏银盘的RDI和RII。【结论】高氮更利于鬼针草的生长,其在所有氮素处理下均有较强的竞争力和竞争耐受性,且高氮处理下竞争力更强。因此,全球氮沉降增加会加剧鬼针草对近缘本地植物的竞争抑制和入侵风险。     

黄顶菊对入侵地群落动态及植物生长生理特征的影响

为明确黄顶菊对入侵地植物群落和土著植物生理生长的影响机制,采用同质园试验对入侵和非入侵土壤的植物群落开展了整个生育期动态监测,并分析了黄顶菊入侵对狗尾草、羽叶鬼针草、灰绿藜、地肤4种土著植物生长和生理特征的影响规律。结果表明:黄顶菊入侵土壤植物群落多样性指数低于非入侵地,且有季节性差异,随生育期的推进差异逐渐减小;黄顶菊对本地植物的生长指标有显著影响(P0.05),随时间变化显著,但存在物种差异;4种植物的净光合速率(Pn)、气孔导度(Cd)、蒸腾速率(Tr)在非入侵土壤生长显著高于入侵地土壤(P0.05);而4种植物在入侵土壤生长的比叶面积(SLA)、比根长(SRL)、比根面积(SRA)显著高于本地土壤(P0.05)。综上,黄顶菊入侵抑制了本地植物的光合效率,减少了生物量的积累,导致本地植物群落的生物多样性水平降低,但表现出季节差异;不同物种对黄顶菊入侵胁迫的响应表现种间特异性,为理解入侵种对群落结构影响和实现入侵生境恢复提供了理论依据。     

不同水平氮添加对盐渍化草地土壤微生物特征的影响

氮是陆地生态系统生产力的主要限制性因素, 土壤微生物是土壤氮转化的主要驱动因子, 随着大气氮沉降的增加, 盐渍化草地土壤微生物对不同水平氮输入的响应尚不清晰。在山西右玉黄土高原草地生态系统定位观测研究站不同水平氮添加平台(0、1、2、4、8、16、24和32 g·m^-2·a^-1), 在实验处理的第4年(2020年)测定生长季(5-9月)氨氧化细菌(AOB)和氨氧化古菌(AOA)丰度, 土壤真菌和细菌组成, 以及土壤微生物生物量碳(MBC)、氮(MBN)含量, 探讨土壤微生物特征对不同氮输入水平的响应机制。研究表明: (1)在2020年生长季的5-9月, 由于土壤温度和水分的差异, 取样日期显著影响氨氧化微生物、细菌和真菌的数量及MBC、MBN含量。(2)氮添加仅显著影响AOB丰度, 对MBC、MBN含量及细菌和真菌丰度的影响均不显著。(3)氮添加对AOB丰度的影响与取样日期有关, 在生长季早期和高峰期(5-8月), 24和32 g·m^-2·a^-1氮添加显著提高AOB丰度, 在生长季后期(9月)氮添加对AOB丰度的影响不显著。(4)土壤阳离子浓度和土壤pH对AOB丰度的变异具有较高的解释度, 分别解释了土壤微生物特征变异的21.8%和17.2%。由于不同水平氮添加并未显著改变土壤阳离子浓度和土壤pH, 土壤MBC、MBN含量, 细菌和真菌的丰度对氮输入的响应不敏感, 仅在高氮处理显著提高了AOB的丰度, 说明高氮添加可能会促进盐渍化草地土壤氮的转化速率。     

土壤灭菌处理对入侵植物南美蟛蜞菊及其伴生种生长的影响

该研究以温室盆栽法对南美蟛蜞菊重度入侵土壤进行高温高压湿热灭菌、添加杀真菌剂灭菌和添加杀细菌剂灭菌的处理后,将三种植株定植96 d后测定各生理指标参数,研究重度入侵土壤中各微生物类群对南美蟛蜞菊及其伴生种金腰箭和狗肝菜生长的影响。结果表明:在杀真菌、杀细菌以及高温高压湿热灭菌和未处理的南美蟛蜞菊重度入侵土壤中,三种植物生长情况均存在较大差异。在高温高压湿热灭菌土壤中南美蟛蜞菊的生长受到显著抑制,与未处理土壤中的生长情况相比,株高降低了17.59%,叶片数降低了38.10%,生物量降低了56.00%,电子传递速率变化不明显。在杀真菌土壤和杀细菌土壤中金腰箭的生长也受到显著抑制,与未处理土壤中的生长情况相比较,杀真菌土壤中的金腰箭株高降低最多(为42.28%),叶片数降低了38.89%,生物量降低了16.99%,电子传递速率变化不明显;在杀细菌土壤中金腰箭株高降低了36.64%,叶片数降低最多(为38.89%),生物量降低了33.67%,电子传递速率升高了11.11%。由此可见,不含微生物的土壤对南美蟛蜞菊生长有较强的抑制作用,不含真菌和细菌的土壤对金腰箭的生长有明显抑制作用。南美蟛蜞菊重度入侵土壤不仅适合南美蟛蜞菊的生长,也适合金腰箭的生长,对狗肝菜影响不大。     

外来入侵植物三裂叶豚草凋落叶分解对土壤线虫群落结构的影响

为了解入侵植物凋落叶对土壤线虫群落结构和多样性的改变,揭示外来植物入侵对土壤生态系统的影响,收集沈阳地区入侵严重的外来植物三裂叶豚草(Ambrosia trifida)和共生的本地植物水蒿(Artemisia selengensis)的凋落叶,通过微生态箱法,在土壤中分别添加这2种植物的凋落叶,对照土壤不添加任何凋落物,之后测定土壤线虫数量和群落结构的变化。结果表明,与本地种水蒿相比,入侵植物三裂叶豚草凋落物分解更快,可能与其具有较高氮含量有关。随着分解时间的延长,2种凋落叶处理的土壤中食细菌线虫密度、食真菌线虫密度和土壤总线虫密度的差异程度增大。分解45天时,添加三裂叶豚草凋落叶的土壤中线虫总密度、食真菌线虫密度显著高于添加水蒿凋落叶的土壤;分解90天时,三裂叶豚草处理土壤中食细菌线虫密度和食真菌线虫密度均显著高于水蒿处理土壤。土壤线虫富集指数随时间虽有上升的趋势,但90天时2种凋落叶添加的处理间并没有显著差异;同时,土壤线虫结构指数有下降趋势,90天时该指数在三裂叶豚草处理的土壤中显著高于水蒿处理的土壤。土壤线虫的多样性指数在分解90天后处理间差异不显著。本研究表明,入侵植物三裂叶豚草通过凋落物分解途径能够显著刺激土壤线虫的增殖,改变土壤线虫的群落结构,但对土壤线虫的多样性影响不显著。     

Native woody legumes respond more negatively to extreme drought than invasive ones

本地木本豆科植物比外来入侵木本豆科植物对极端干旱事件的负面响应更强 植物入侵可能会受到极端干旱事件增加和大气氮沉降的影响。然而,极端干旱、氮沉降及其相互作用如何影响外来木本豆科植物的成功入侵尚不清楚。本研究选取3种入侵木本豆科植物和3种本地木本豆科植物,开展温室控制实验。分别将这些植物种植在不同干旱处理(极端干旱和对照)和不同氮水平(低氮和高氮)下,然后对比分析两类植物的株高、叶片数、生物量以及根质量分数的差异。研究结果表明,极端干旱对本地木本豆科植物生长的抑制效应强于入侵木本豆科植物。尽管土壤氮素有效性的增加降低了植物的根质量分数,但这并不影响植物的整体表现。入侵木本豆科植物比本地木本豆科植物更能耐受长期极端干旱的负面效应。本研究加深了我们对气候变化导致的干旱事件如何影响外来木本豆科植物入侵的了解。     

不同氮水平下内生固氮菌对入侵植物南美蟛蜞菊生长策略的影响

很多因素可以影响外来植物的入侵性,其中内生菌可能扮演了极其重要的角色。为了探究内生固氮菌对入侵植物生长策略的影响,本研究分别在高和低两种氮水平下,种植接种和不接种内生固氮菌的入侵植物南美蟛蜞菊(Sphagneticola trilobata)和同属本地植物蟛蜞菊(S. calendulacea),对比研究它们的生长和氮含量。从南美蟛蜞菊茎段分离出内生固氮菌Kosakonia sp. WTB-JS007,发现其对南美蟛蜞菊和蟛蜞菊这两种植物生长策略的影响存在显著差异,且这种差异不受氮水平的影响。在低氮处理下,接种WTB-JS007对蟛蜞菊的生长及植株氮含量没有显著影响,但显著提高了南美蟛蜞菊的地上生物量(30.48%),促进了匍匐茎的伸长,减少了地下生物量(56.58%),并提高了植株总氮含量(47.51%)。类似地,在高氮水平下,内生固氮菌亦显著影响南美蟛蜞菊地上部分的生长,但对蟛蜞菊生长的影响不显著。这些结果表明,内生固氮菌对入侵和非入侵植物生长、生物量分配及氮获取的影响存在显著差异,而这种生长策略的差异有利于入侵植物地上部分的快速生长与扩张,从而提高其入侵性。     

喜旱莲子草原产地和入侵地种群的植物-土壤反馈差异

植物-土壤反馈是植物通过生长改变根际土壤环境,从而影响后续植物生长发育的生态学过程。入侵植物从原产地扩散到入侵地后,可能会经历植物本身的适应性进化而对土壤环境产生不同影响,从而使负向植物-土壤反馈降低,甚至转为正反馈。以往对入侵植物的植物-土壤反馈研究多集中于比较其与本地种、其他入侵种之间的差异,而较少关注入侵植物的入侵地种群和原产地种群在入侵地的差异。本研究采用同质园实验比较了喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)入侵地(中国)和原产地(阿根廷)种群是否存在对入侵地土壤的植物-土壤反馈差异以及如何通过土壤微生物群落来影响反馈结果。结果表明:(1)喜旱莲子草入侵地种群的反馈表现为正,原产地种群表现为中性。(2)入侵地种群显著增加了土壤的细菌和真菌群落多样性,原产地种群与对照土壤无显著差异。这些结果表明,喜旱莲子草入侵地种群在扩散过程中,对土壤微生物群落的调节作用发生了改变,从而产生正向的植物-土壤反馈效应。     

黄顶菊与3种本地植物竞争对丛枝菌根真菌种类和多样性的影响

【目的】外来植物黄顶菊对生态环境和农业经济造成了严重危害,了解黄顶菊与3种不同本地植物种植生长对丛生菌根(AM)真菌群落结构和多样性造成的影响,可以从土壤微生物角度进一步解释黄顶菊的入侵机制。【方法】通过同质园小区试验模拟黄顶菊入侵的生态进程,以黄顶菊和3种本地植物狗尾草、藜、黄香草木樨为研究对象,采用AM真菌的形态学鉴定方法,研究黄顶菊与3种本地植物不同种植方式对AM真菌群落结构和多样性的影响。【结果】(1)黄顶菊根际土壤聚集的AM真菌种类与其伴生本地植物种类有关:黄顶菊与狗尾草混种处理中优势种为网状球囊霉和根内球囊霉,而黄顶菊分别与藜、草木樨混种处理中优势种均为网状球囊霉、根内球囊霉和缩球囊霉;(2)黄顶菊分别与狗尾草和黄香草木樨混种处理中AM真菌种类既高于本地单种处理,也高于黄顶菊单种处理,说明随着黄顶菊的入侵和地上植物多样性的改变,AM真菌种类也发生改变;(3)与3种本地植物单种相比,黄顶菊各混种处理和黄顶菊单种处理中黄顶菊根际土壤根内球囊霉的重要值均增加,表明黄顶菊入侵有利于根内球囊霉的生长和发育。【结论】黄顶菊入侵改变了根际土壤AM真菌的群落结构和多样性,AM真菌的改变既与本地植物种类有关,也与入侵程度有关。