南湖新闻网讯（通讯员 朱彪）近日，农业微生物资源发掘与利用全国重点实验室、洪山实验室、植物科学技术学院卢新民教授研究成果“Native plant diversity provides resistance to invasion by an alien species in natural and experimental settings”在生态学国际期刊Ecology Letters上发表。该研究首次整合大尺度野外调查和多年控制实验，系统验证了本土物种多样性能够抵御外来物种入侵，为入侵生物防控提供了重要理论支撑。

外来物种入侵是农业病虫草害的一个重要来源，严重威胁粮食安全，如何有效防控入侵物种已被纳入国家乡村振兴战略。生物多样性阻抗假说（Diversity resistance hypothesis）认为：物种、遗传或功能多样性较高的本土生物群落能更有效地利用有限的生态位，从而抵御外来物种入侵。大多数局域控制实验结果也支持这一假说。据此，人们通过保护或提升本土植物多样性来抵御新的物种入侵或遏制现有入侵物种。然而，一些大尺度的调查却发现外来物种数量和本土植物丰富度正相关。因此，多样性高的本土植物群落能否大范围有效遏制外来植物入侵尚不明确。

喜旱莲子草（Alternanthera philoxeroides）是我国首批公布的入侵物种，是一种典型的恶性杂草，具有分布广、防控难（尤其是陆生种群）和危害重等特点。卢新民教授课题组以该草为研究对象，首次整合两种方法对“多样性抵抗假说” (Diversity Resistance Hypothesis, DRH)进行了系统验证。纵跨1800公里、253个样点（图1a）的野外调查发现：入侵群落中喜旱莲子草的相对发生量与本土植物丰富度负相关，并且斜率受温度影响。结构方程模型分析表明本土植物多样性与植食性昆虫发生量正相关，后者与喜旱莲子草相对发生量负相关(图1b)。同时，多年的大田控制实验发现：当本土植物群落构建早于入侵时，伴随本土植物多样性升高，入侵植物种群增长速率降低，但其相对发生量逐年增加；当入侵植物种群建立后引入本土植物种子，伴随本土植物丰富度升高入侵植物相对发生量逐渐降低，且降低幅度逐年增大。有趣的是伴随入侵植物相对发生量降低，土壤中微生物对喜旱莲子草的抑制作用增强，表明土壤微生物可能间接强化植物多样性阻抗作用。上述结果强有力地证明提高本土植物多样性在自然生态系统中具有阻抗外来植物入侵的潜力，为入侵植物生态防控技术研发提供了理论基础。

课题组博士研究生刘珍和朱彪为论文共同第一作者，中国农业科学院植物保护研究所刘万学研究员和卢新民教授为共同通讯作者，美国莱斯大学Evan Siemann教授参与了文章的修改。研究获得了国家自然科学基金项目资助。

英文摘要

It remains uncertain whether native plant diversity increases resistance to plant invasions at meaningful scales in nature due to contradictions between observational and experimental studies. In a field survey of 253 sites spanning 15 latitudinal degrees in China, we found that the relative abundance of the invader Alternanthera philoxeroides decreased with increasing native plant richness. Results from a three-year field experiment and a two-year mesocosm experiment further demonstrated that native diversity can suppress A. philoxeroides population growth (but not dominance) when natives precede the invader, or limit its population size when natives arrive after the invader. Insect herbivores and the soil biota were unlikely to influence diversity-based resistance in the field experiment, as their effects on both A. philoxeroides and native species did not change with native richness. Our results provide solid evidence that native plant diversity can provide resistance against plant invasion in natural ecosystems.

论文链接：https://doi.org/10.1111/ele.70137

审核人 卢新民