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由于逃逸了原產(chǎn)地的專食性天敵，外來植物在入侵地往往表現(xiàn)出比本地植物更快的生長速度和對食草動物更低的防御能力。除天敵逃逸外，入侵地的養(yǎng)分可利用也是影響外來植物成功入侵的重要非生物環(huán)境因素，且高的養(yǎng)分可利用性在促進(jìn)植物生長的同時，會降低其防御輸出。然而，在入侵地，養(yǎng)分富集如何影響外來入侵植物和本地植物間的競爭能力、對食草動物的防御能力，及其激素調(diào)控機(jī)理，尚不明確。
基于上述研究空白，中科院東北地理所生物入侵團(tuán)隊通過溫室控制實驗，以5對同屬外來入侵植物和本地植物為研究對象，通過設(shè)置養(yǎng)分添加（低vs. 高），模擬蟲食（剪葉vs. 不剪葉）和競爭處理（存在競爭vs. 不存在競爭物種）的三因素交互實驗，擬回答以下兩個問題：（i）與本地植物相比，養(yǎng)分富集是否在促使外來入侵植物積累更多生物量的同時，降低其防御物質(zhì)（類黃酮和單寧）的輸出；（ii）與本地植物相比，外來入侵植物是否會產(chǎn)生較少的用于調(diào)控植物防御的茉莉酸，以及較多的用于調(diào)控植物生長的赤霉素。
結(jié)果表明：
（1）在無競爭和模擬蟲食處理下，高水平的養(yǎng)分添加對外來入侵植物總生物量的促進(jìn)作用顯著高于本地植物，而有競爭存在時則呈現(xiàn)出相反的結(jié)果（圖1a，b）。單種時，模擬蟲食會顯著的植物的總生物量，但存在競爭時，模擬蟲食對植物的總生物量無顯著影響。此外，競爭和模擬蟲食顯著地增加了植物的根質(zhì)比，而高養(yǎng)分添加顯著降低了植物的根質(zhì)量比。
（2）競爭可以誘導(dǎo)植物分泌更多的類黃酮和單寧（圖2b, d）。模擬蟲食處理下，相較于低養(yǎng)分添加，高養(yǎng)分添加會顯著降低外來植物葉片中的類黃酮含量，而對本地植物葉片中的類黃酮含量無顯著影響（圖2a）。
（3）外來入侵植物葉片中的赤霉素和茉莉酸含量高于本地植物（圖3a, b）。
綜上，養(yǎng)分添加對外來入侵植物和本地植物生長差異的影響取決于是否存在競爭物種。此外，在養(yǎng)分可利用性增加和蟲食壓力下，外來入侵植物可以比本地植物更有效的調(diào)節(jié)防御組分類黃酮的輸出，進(jìn)而實現(xiàn)快速生長。因此，控制入侵地的養(yǎng)分富集速率有助于減緩?fù)鈦碇参锏娜肭炙俾省?/p>
以上研究成果發(fā)表在美國生態(tài)學(xué)會期刊Ecological Applications上，中科院東北地理所生物入侵生態(tài)學(xué)研究團(tuán)隊特別研究助理單利平博士為第一作者，劉艷杰研究員為通訊作者，中科院東北地理所訪問學(xué)者Ayub M.O. Oduor與中科院武漢植物園黃偉研究員為共同作者。研究得到了中國科學(xué)院人才項目（Y9B7041001）和中科院國際人才計劃項目（2021VBB0004）的支持。
標(biāo)簽： 生物入侵 養(yǎng)分富集
