外來植物入侵是導(dǎo)致生物多樣性降低和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)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(xiàng)目。入侵植物的有效治理不僅要減少目標(biāo)植物的數(shù)量和分布，同時(shí)還需提高本地植物多樣性，恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)原有功能。入侵植物會(huì)改變?nèi)肭值赝寥览砘再|(zhì)、微生物群落結(jié)構(gòu)等，這些改變的土壤性質(zhì)在入侵植物防治后會(huì)產(chǎn)生持久的土壤遺留效應(yīng)，促進(jìn)其他入侵植物的定殖與擴(kuò)散，進(jìn)而發(fā)生繼發(fā)入侵，阻礙本地生態(tài)恢復(fù)。然而，土壤遺留效應(yīng)并不完全由目標(biāo)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(huì)影響土壤理化性質(zhì)和微生物群落。目前，入侵植物土壤遺留效應(yīng)如何驅(qū)動(dòng)繼發(fā)入侵以及防治措施是否調(diào)控土壤遺留效應(yīng)進(jìn)而影響繼發(fā)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(biāo)防治對(duì)象，采取不同的防治措施對(duì)其進(jìn)行治理，然后測(cè)定處理后的土壤營(yíng)養(yǎng)含量與微生物群落多樣性;最后開展土壤反饋實(shí)驗(yàn)，比較9對(duì)同屬入侵植物和本地植物對(duì)土壤遺留效應(yīng)的響應(yīng)。結(jié)果表明，加拿大一枝黃花產(chǎn)生的土壤遺留效應(yīng)抑制后續(xù)植物的生長(zhǎng)，且對(duì)本地植物的抑制作用更強(qiáng)，從而引起繼發(fā)入侵。防治措施如除草劑和火燒處理會(huì)緩解土壤遺留效應(yīng)，降低繼發(fā)入侵風(fēng)險(xiǎn)。入侵植物及防治措施產(chǎn)生的土壤營(yíng)養(yǎng)遺留是繼發(fā)入侵的主要驅(qū)動(dòng)因素，與目標(biāo)入侵植物系統(tǒng)發(fā)育距離越遠(yuǎn)的非目標(biāo)入侵植物更容易發(fā)生繼發(fā)入侵。本研究結(jié)合入侵植物及防治措施對(duì)土壤生物和非生物性質(zhì)的影響，揭示了“治理措施—土壤遺留效應(yīng)—繼發(fā)入侵—系統(tǒng)發(fā)育相關(guān)性”四者的相互作用關(guān)系，闡明了繼發(fā)入侵的潛在土壤遺留機(jī)制，為預(yù)測(cè)繼發(fā)入侵提供了理論支持。本研究結(jié)果有助于優(yōu)化現(xiàn)有入侵植物治理策略，減少繼發(fā)入侵風(fēng)險(xiǎn)，促進(jìn)本地生態(tài)恢復(fù)。

研究結(jié)果以“Soil legacies of a primary invader strongly drive secondary invasions for species that are phylogenetically distant”為題，發(fā)表在國際期刊《Soil Biology and Biochemistry》上。中國科學(xué)院武漢植物園入侵生態(tài)學(xué)學(xué)科組特別研究助理沈常超為論文第一作者，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)孫燕教授和中國科學(xué)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(diǎn)研發(fā)計(jì)劃(2024YFF1307500)、國家自然科學(xué)基金(32071660、32201438、32401465)以及湖北省國際科技合作計(jì)劃(GZC20232937)等項(xiàng)目的資助。

圖1. 實(shí)驗(yàn)示意圖

圖2. 防治措施及系統(tǒng)發(fā)育相關(guān)性影響植物生長(zhǎng)和繼發(fā)入侵

圖3. 土壤遺留效應(yīng)驅(qū)動(dòng)繼發(fā)入侵