全球生态系统正遭受多种外来植物的共同入侵，入侵熔毁假说认为入侵物种之间的促进作用有助于入侵种群的建立。物种相互作用中的竞争或促进关系可能会随环境条件变化。斜坡梯度假说预测在资源匮乏环境中植物间表现出互利或促进作用，资源充足环境则以竞争为主。因此，研究不同环境条件下入侵物种与本地物种之间的竞争或促进作用，有助于揭示入侵植物成功入侵的机制。然而，现有研究多局限于单一环境梯度，对多重环境梯度下的相互作用了解有限。基于此，本研究提出三个核心问题：(1)水分和养分双重限制下，入侵植物生长是否受到更强的负面影响?(2)此条件下，入侵植物之间是否获得更强促进作用?(3)种内和种间促进作用是否产生相同效果? 中国科学院东北地理与农业生态研究所的生物入侵生态学团队通过温室盆栽控制实验，探讨了多物种之间的相互作用机制，以解决上述科学问题(图1)。实验选取了5对入侵和本地植物物种作为研究对象，并设置了三种植物相互作用水平：(1)种内竞争，即目标植物与同种植物共同生长;(2)种间竞争，即目标植物与不同种的本地或入侵植物共同生长;(3)无竞争，即目标种单独种植。这些植物间相互作用处理进一步与两种土壤水分水平(干旱与充足水分)及两种土壤养分水平(低养分与高养分)进行了全因子交互设置。
图1实验设计示意图
结果显示，低养分条件下，与目标本地植物相比，目标入侵植物与其他入侵植物共同生长时获得更大的地上生物量，而高养分条件下，目标入侵植物与其他入侵植物共同生长时表现较差(图2h)。此外，低养分环境中，无论目标植物是否为入侵物种，本地竞争者促进目标植物的地上生物量(图2e)。种间竞争中，干旱对本地目标植物生长的负面影响更显著;而无论竞争类型如何，目标入侵植物与目标本地植物受干旱胁迫影响相似(图2j)。
图2不同土壤水分、土壤养分以及植物竞争类型对植物地上生物量的影响
综上所述，共同发生的外来入侵植物在低养分条件下相互促进，而高养分条件下则相互竞争。因此，在营养贫乏的栖息地，入侵物种的相互促进可能加速其传播和影响，因此在这类区域减少入侵植物繁殖体的数量并进行优先防控显得尤为重要。
研究成果近期在线发表在美国生态学会旗舰期刊Ecology上，生物入侵生态学团队访问学者Ayub M.O. Oduor副教授和已毕业硕士研究生余晗为共同第一作者，刘艳杰研究员为通讯作者。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)、中国科学院国际人才计划(CAS-PIFI)(2021VBB0004)的资助。
论文信息如下：
Oduor AMO,Yu H,Liu Y,2024. Invasive plant species support each other's growth in low-nutrient conditions but compete when nutrients are abundant. Ecology,https://doi.org/10.1002/ecy.4401
