资源波动假说认为本地植物群落的资源可用性波动可能加剧外来植物的入侵风险。尽管大量研究对此进行了探讨，但缺乏一致的结论，这可能因为大多数研究仅关注资源波动对外来植物入侵的直接影响，而忽视了其他生物的调控作用。例如，贫瘠土壤中的共生微生物可能对植物互作的影响更大，而在富饶的土壤中，可能是土壤病原菌的影响更为显著。因此，养分变化引发的土壤微生物结构变化可能会影响外来植物与本地植物的互作，从而影响外来植物的入侵过程。

　　中国科学院东北地理与农业生态研究所生物入侵生态学团队开展了一项多物种的温室盆栽实验，用以检验上述假设(图1)。在此实验中，八种外来入侵植物被置于盆栽中心，与五种不同的本地群落进行竞争。然后，对这些盆栽分别进行养分波动(恒定vs.脉冲) 养分可利用性(低vs.高) 土壤微生物(不灭菌vs.灭菌)的全因子处理。

图1 实验设计示意图

　　结果表明：在无土壤微生物存在的环境中，低养分水平下的养分波动提高了外来入侵植物的优势度，而高养分水平下养分波动的效应不明显。这可能是低养分水平下的养分波动加剧了外来植物与本地植物之间的竞争导致的。然而，当存在土壤微生物时，低养分水平下的养分波动对外来入侵植物优势度的促进效应不明显，高养分水平下的养分波动反而提高了外来入侵植物的优势度(图2)。土壤微生物群落分析进一步表明，高养分水平下的养分波动增加了病原真菌最主要科、属类群的相对丰度，而低养分水平下的养分波动降低了这些类群的相对丰度(图3)。由于外来植物可能逃逸了部分天敌生物，这种高养分水平下的养分波动引起的病原真菌相对丰度的增加可能会进一步抑制本地植物生长，进而促进了外来植物在此情境下的入侵。该结果进一步揭示，除直接影响外，环境变化还可能通过土壤微生物群落的变化间接影响植物入侵。

图2 不同处理组合下非本地植物的地上生物量(a)、本地植物群落地上生物量(b)和非本地植物的地上生物量占比(c)

图3 不同养分可利用性水平下养分波动对土壤病原真菌和AMF的多样性及相对丰度的影响

　　以上研究是该团队继“地上植食昆虫调控养分变化对植物入侵的影响”发现之后(Li et al. 2022)，在“环境变化+营养级生物复合驱动植物入侵”研究领域的又一新成果，为全面理解全球环境变化背景下的植物入侵过程提供了新视角。成果发表在美国生态学会期刊Ecology上，由博士研究生张雪(第一作者)、Mark van Kleunen教授、常春玲特别研究助理和刘艳杰研究员(通讯作者)共同完成。该研究得到了国家自然科学基金(32371748)、中国科学院人才项目(Y9B7041001)和中国科学院东北理所创新团队项目(2022CXTD01)的资助。

　　相关论文信息：

　　1. Zhang, Xue, van Kleunen, M., Chang, C., and & Liu, Y.* (2023) Soil microbes mediate the effects of resource variability on plant invasion. Ecology, https://doi.org/10.1101/2021.11.01.466853

　　2. Li Y., Gao Y., van Kleunen M. & Liu Y.* (2022) Herbivory may mediate the effects of nutrients on the dominance of alien plants. Functional Ecology, https://doi.org/10.1111/1365-2435.14019