東北地理所在土壤磷形態(tài)與可利用性水平如何影響外來植物入侵方面取得新進(jìn)展
資源波動假說認(rèn)為土壤養(yǎng)分變化是驅(qū)動外來植物入侵的主要非生物因素。已有研究多比較外來植物與本地植物響應(yīng)整體土壤養(yǎng)分（包含多種元素）或單一元素（氮磷鉀等）的可利用性水平變化的差異。然而，自然環(huán)境中即使同一種養(yǎng)分元素也會存在不同的化合物形態(tài)，其中許多形態(tài)都可以被植物直接吸收利用。例如植物既可以利用土壤中的銨態(tài)氮與硝態(tài)氮，也可以利用一些小分子的氨基酸。同理，土壤中一些有機(jī)磷與無機(jī)磷也可以被植物利用。因此，外來植物與本地植物如何響應(yīng)同一養(yǎng)分元素的不同形態(tài)變化亟待探究。
圖1 實驗設(shè)計圖
基于以上研究背景，中科院東北地理所生物入侵生態(tài)學(xué)團(tuán)隊與安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院生態(tài)學(xué)團(tuán)隊合作，將5對同屬的外來入侵植物與本地植物單獨種植以及相互競爭種植在一起，并施加以下6種不同的土壤磷處理（圖1）：1、低可利用性水平混合磷處理（low-mixed）；2、高可利用性水平混合磷處理（high-mixed）；3、高可利用性水平磷酸氫鈣處理（IP1）；4、高可利用性水平磷酸鋁處理（IP2）；5、高可利用性水平植酸處理（OP1）；6、高可利用性水平磷酸腺苷二鈉鹽處理（OP2）。實驗結(jié)束之后，測定植物的地上地下生物量，對比研究入侵植物與本地植物對不同可利用性水平與不同形態(tài)土壤磷的響應(yīng)差異。
圖2 不同磷處理和競爭處理下本地植物和入侵植物的總生物量
結(jié)果表明：與低可利用性水平混合磷處理相比，高可利用性水平混合磷處理顯著提高植物的生物量；與無機(jī)磷相比，有機(jī)磷顯著提高植物的生物量；與植酸相比，磷酸腺苷二鈉鹽也顯著提高了植物的生物量（圖2）。有趣的是，與無機(jī)磷處理相比，有機(jī)磷對外來入侵植物生物量的促進(jìn)效應(yīng)要強(qiáng)于本地植物（圖3）；并且，與無機(jī)磷處理相比，有機(jī)磷降低了本地植物根生物量占比，而對外來入侵植物的根生物量占比影響不大（圖3）。以上響應(yīng)規(guī)律不受種間競爭的影響。
圖3 無機(jī)磷（IP）與有機(jī)磷（OP）處理下本地植物與入侵植物的總生物量和根生物量占比
該研究表明與本地植物相比，外來入侵植物并不是多面手策略（即良好的利用各種形態(tài)的土壤磷），而是偏好利用小分子有機(jī)磷。因此，對于那些有機(jī)磷越豐富的生境，外來植物入侵的風(fēng)險可能越高。
以上研究成果發(fā)表在美國植物學(xué)會期刊American Journal of Botany上，安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)張震教授、已畢業(yè)碩士研究生潘銘心以及中科院東北地理所生物入侵生態(tài)學(xué)研究團(tuán)隊博士研究生張雪為共同第一作者，劉艷杰研究員為通訊作者。該研究得到了中國科學(xué)院人才項目（Y9B7041001）的支持。
論文信息如下：Zhang, Z., Pan, M., Zhang, X., and Liu, Y. 2022. Responses of invasive and native plants to different forms and availability of phosphorus. American Journal of Botany 10: 1560-1567. https://doi.org/10.1002/ajb2.16081.
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