入侵地丛枝菌根真菌对外来植物紫茎泽兰入侵的响应及促进其入侵的反馈机理研究

丛枝菌根真菌(AMF)在自然界植物群落竞争演替、物种多样性形成及群落空间分布格局中均起着重要的调节作用，外来植物与入侵地AMF的互作关系是影响外来植物入侵力和生态系统可入侵性的重要因素。项目以外来恶性杂草紫茎泽兰为对象，从紫茎泽兰与AMF的互作及反馈角度解析了紫茎泽兰竞争排斥本地植物而迅速形成单优群落的入侵扩张现象。项目首先研究了紫茎泽兰与入侵地AMF共生的菌根特性，证实了紫茎泽兰为强菌根依赖性植物；野外生境中，AMF为促进紫茎泽兰生长和竞争反馈的主要功能微生物因子，尤其在贫瘠土壤，AMF可以促进紫茎泽兰生物量达10倍以上，解析AMF对入侵植物传入后种群建立的影响。在此基础上，一方面，采用AMF形态学、Illumina高通量测序法、磷脂脂肪酸分析（PLFAs）法和生态化学计量学等研究和分析方法，继续探究了紫茎泽兰入侵对AMF群落结构和功能的影响，解析了AMF对紫茎泽兰入侵的响应机制。发现紫茎泽兰入侵可以改变土壤AMF群落的多样性组成和丰富度，如随着入侵程度的加深，土壤中以膨胀无梗囊霉为优势种的AMF群落逐渐转变为以近明球囊霉为优势种的结构；紫茎泽兰入侵改变AMF群落并进而影响土壤理化特性和土壤营养循环以及土壤其他微生物结构和功能，如紫茎泽兰促进土壤有机碳和有效N、有效P和有效K的显著增加，改变或提高了土壤C、N等功能菌的组成和含量，相关性分析显示土壤功能微生物与土壤营养物质含量呈显著正相关；生态化学计量学（C:N:P比）分析显示，紫茎泽兰叶片的营养元素含量与土壤AMF含量呈显著正相关。另一方面，采用实验生态学、资源竞争、同位素标记等研究和分析方法，深入研究AMF对紫茎泽兰与本地植物竞争关系及资源竞争机理，揭示AMF促进紫茎泽兰入侵的反馈作用机理。发现紫茎泽兰土壤的优势AMF可以偏利性增强紫茎泽兰对本地植物的资源吸收和利用能力，提高紫茎泽兰对本地植物的竞争效应，尤其在贫瘠土壤更具竞争能力；进一步通过同位素标记方法，发现AMF可以帮助紫茎泽兰转移掠夺本地植物的C和N营养（如：从本地植物转移N元素的能力在20%以上），从而进一步增强竞争能力。项目研究结果/结论在理论上进一步佐证和丰富菌根共生影响外来植物入侵的理论假说，全面认识外来植物入侵的资源竞争策略，并在实践上为基于土壤管理的外来植物生态修复策略提供指导。