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武漢植物園在土壤遺留效應驅動繼發入侵的研究中取得新進展
外來植物入侵是導致生物多樣性降低和生態系統服務功能喪失的重要原因。鑒于此，世界各地開展了大量入侵植物治理項目。入侵植物的有效治理不僅要減少目標植物的數量和分布，同時還需提高本地植物多樣性，恢復生態系統原有功能。入侵植物會改變入侵地土壤理化性質、微生物群落結構等，這些改變的土壤性質在入侵植物防治后會產生持久的土壤遺留效應，促進其他入侵植物的定殖與擴散，進而發生繼發入侵，阻礙本地生態恢復。然而，土壤遺留效應并不完全由目標入侵植物決定，入侵植物治理過程中采取的各種防治措施往往會影響土壤理化性質和微生物群落。目前，入侵植物土壤遺留效應如何驅動繼發入侵以及防治措施是否調控土壤遺留效應進而影響繼發入侵，我們還知之甚少。
本研究以入侵植物加拿大一枝黃花為目標防治對象，采取不同的防治措施對其進行治理，然后測定處理后的土壤營養含量與微生物群落多樣性;最后開展土壤反饋實驗，比較9對同屬入侵植物和本地植物對土壤遺留效應的響應。結果表明，加拿大一枝黃花產生的土壤遺留效應抑制后續植物的生長，且對本地植物的抑制作用更強，從而引起繼發入侵。防治措施如除草劑和火燒處理會緩解土壤遺留效應，降低繼發入侵風險。入侵植物及防治措施產生的土壤營養遺留是繼發入侵的主要驅動因素，與目標入侵植物系統發育距離越遠的非目標入侵植物更容易發生繼發入侵。本研究結合入侵植物及防治措施對土壤生物和非生物性質的影響，揭示了“治理措施—土壤遺留效應—繼發入侵—系統發育相關性”四者的相互作用關系，闡明了繼發入侵的潛在土壤遺留機制，為預測繼發入侵提供了理論支持。本研究結果有助于優化現有入侵植物治理策略，減少繼發入侵風險，促進本地生態恢復。
研究結果以“Soil legacies of a primary invader strongly drive secondary invasions for species that are phylogenetically distant”為題，發表在國際期刊《Soil Biology and Biochemistry》上。中國科學院武漢植物園入侵生態學學科組特別研究助理沈常超為論文第一作者，華中農業大學孫燕教授和中國科學院武漢植物園黃偉研究員為論文的共同通訊作者。本研究工作得到國家重點研發計劃(2024YFF1307500)、國家自然科學基金(32071660、32201438、32401465)以及湖北省國際科技合作計劃(GZC20232937)等項目的資助。
圖1. 實驗示意圖
圖2. 防治措施及系統發育相關性影響植物生長和繼發入侵
圖3. 土壤遺留效應驅動繼發入侵
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