資源波動假說認為本地植物群落的資源波動能夠促進外來植物入侵。隨著該假說的關注度上升，更多研究證實了高營養級生物能夠調控資源波動脈沖對外來植物入侵的影響，但這些研究主要關注了天敵/有害生物(如病原菌、食草昆蟲、寄生植物)的作用，而未考慮共生生物特別是叢枝菌根真菌(AMF)的影響。不論是“促進共生假說(Enhanced Mutualism Hypothesis)”，還是“丟失共生假說(Missed Mutualism Hypothesis)”，都表明了AMF對外來入侵植物和本地植物生長的不對稱影響。此外，AMF在根系的定殖和侵染率方面極易受到土壤氮素水平的影響。因此，AMF也理應能夠調控土壤氮素波動下的外來植物入侵過程。

　　中國科學院東北地理與農業生態研究所生物入侵生態學團隊開展了一項多物種的溫室盆栽實驗，用以檢驗上述假設(圖1)。在此實驗中，九種外來入侵植物被置于盆栽中心，與五種不同的本地群落進行競爭。然后，對這些盆栽分別進行氮素波動(恒定vs.脈沖) 氮素可利用性(低vs.高) AMF接種(不接種vs.接種)的全因子處理。

圖1 實驗設計示意圖

　　研究結果表明：在低氮水平下，無論是否接種AMF，氮素脈沖供應都增加外來植物在本地群落中的優勢度;然而，高氮水平下氮素脈沖供應僅在未接種AMF的情況下提高外來入侵植物的優勢度，對接種AMF后的外來入侵植物優勢度影不明顯(圖2)。進一步對外來植物生長動態分析表明，這種處理間的差異在實驗的中后期就開始顯現(圖3)。這可能是因為，相比于恒定的氮素供應，氮素脈沖供應在這個時期引起的高氮水平抑制了AMF在外來植物根系的侵染率，從而削弱了氮素脈沖對外來入侵植物的促進效應。因此，同土壤病原菌、食草昆蟲、寄生植物等這類有害生物一樣，環境變化也可能通過土壤共生微生物間接影響植物入侵進程，這進一步為全面理解全球環境變化背景下的植物入侵過程提供了新視角。

圖2 不同處理組合下外來植物總生物量(a)、本地植物群落總生物量(b)和外來植物的生物量占比(c)

圖3 不同處理組合下外來植物的葉片數量(a)和最大株高(b)

　　以上研究成果發表在國際期刊Journal of Applied Ecology，由博士研究生張雪(第一作者)、東北師范大學張濤教授和劉艷杰研究員(通訊作者)共同完成。該研究得到國家自然科學基金(32371748)、中國科學院人才項目(Y9B7041001)以及中國科學院東北地理所創新團隊項目(2022CXTD01)的資助。

　　論文信息：

　　Zhang, X., Zhang, T., & Liu, Y. (2023). Effects of arbuscular mycorrhizal fungi on plant invasion success driven by nitrogen fluctuations. Journal of Applied Ecology, https://doi.org/10.1111/1365-2664.14505