群落结构及物种间的相互作用对飞机草入侵的影响

Alien plant invasions have become serious environmental and socioeconomic problems and a hot topic of ecological research worldwide. Identifying the mechanisms that contribute to the success of invasive plants is very important for predicting and controlling potentially invasive plants. Biotic resistance hypothesis proposes that many biological factors and processes of native community could repel invaders. However,there is no conclusion about the main mechanism of community resistance to invasion. Chromolaena odorata is a noxious invasive species in the tropics and subtropics. In order to test biotic resistance hypothesis of C. odorata, we established a series of artificial communities with single or multiple species from different functional groups (annual and perennial grass and forb, and perennial shrub). Combination of field investigations and soil sterilization, we want to detect (1) whether communities with more functional groups have a stronger ability to resist C. odorata invasion than communities with fewer functional groups; (2) whether species with similar functional traits to C. odorata have greater resistance to invasion than other species; (3) how plant-plant interactions affect the invasion of C. odorata; (4) how plant-soil microorganism interactions affect C. odorata invasion. This study not only can improve the understanding of biological invasion mechanism, but also has a practical application value for protecting biodiversity, which can help us to predict potential invasion region of C. odorata, and manage the ecosystem effectively.

外来植物入侵已成为严重的环境和社会问题，了解外来植物的入侵机制，是有效控制其入侵的前提。生物阻抗假说认为入侵地本地植物群落中的许多生物因子及生物过程能够抵御外来植物入侵。但关于群落抵抗外来种入侵的主要机制，目前还没有确定的结论。本项目拟以外来入侵植物飞机草为实验材料，通过构建由一年生和多年生禾本草和非禾本草及多年生灌木组成的单一物种及多物种组合的人工群落，并结合野外调查及土壤灭菌实验，来探讨是否功能组多样性高的群落抵抗飞机草入侵的能力强；是否与飞机草功能特征相似的物种对飞机草入侵有更强的抵抗能力；不同植物组合如何促进或降低飞机草的入侵；植物与土壤微生物的相互作用如何影响飞机草的入侵。通过本项目的研究，不仅能够丰富和完善入侵生态学理论，而且对于预测飞机草未来的扩散范围，合理有效的管理生态系统，防止飞机草入侵，保护本地生物多样性具有重要的实际意义。

了解外来植物的入侵机制，是有效控制其入侵的前提。生物阻抗假说认为入侵地本地植物群落中的许多生物因子及生物过程能够抵御外来植物入侵。在本项目中，通过野外调查和构建人工群落的控制实验，来探讨群落内的物种丰富度、植物间的相互作用、植物与土壤微生物间的相互作用、干扰等对群落可入侵性的影响。结果表明，在野外调查的8个地点中，只有3个地点的飞机草的株高、生物量显著高于两种本地优势植物。同时飞机草和本地植物的相对大小与土壤中的氮含量无相关性。人工群落的实验结果表明，猪屎豆、薏苡、刺田菁3种本地植物构建的群落抵抗飞机草入侵的能力最强；同时随着群落内物种丰富度的升高，飞机草的入侵程度减弱，可能是由于物种丰富度高的群落对资源利用充分，飞机草可利用的资源较少的原因；某些植物和土壤微生物间的相互作用能够促进飞机草的入侵，但另一些植物和土壤微生物间的相互作用对飞机草的入侵无显著影响。飞机草的入侵程度随着人工群落小区内土壤中总氮和水解氮含量的升高而显著降低。大多数人工群落刈割干扰后，飞机草的入侵程度加重，但猪屎豆、薏苡小区内的飞机草入侵程度基本未受影响。. 该研究不仅丰富和完善了入侵生态学的理论，对于预测飞机草未来的扩散范围，合理构建及有效的管理人工群落生态系统，防止飞机草入侵，保护本地生物多样性具有重要的实际意义。