外来植物入侵是世界各地所面临的重要生态安全问题, 外来植物入侵的过程受到包括自身的耐受性、其他生物与非生物因素(降水、温度和土壤养分等)的综合影响。其中, 植物与微生物互作对植物的生长发育和种间竞争等具有重要调控作用。现有研究表明, 本地植物与不同种类土壤微生物的互作对单一物种入侵存在的影响途径包括: 1)本地植物受到病原微生物积累的负面效应更大, 从而增进外来植物的入侵优势; 2)本地植物与共生微生物的互利共生关系有助于其抵御外来植物的入侵, 而外来植物入侵时本地植物与共生微生物之间共生关系的改变则有利于外来植物入侵; 3)具有高养分利用率的外来植物能从腐生微生物的分解过程中获取更多营养, 从而扩大自身的竞争优势。相比于单一物种入侵, 多物种同时入侵可通过种间协同作用分担病原菌压力、与微生物建立共生关系、加速腐生微生物分解过程获取异质性营养等对本地植物形成更大的竞争压力, 并干扰本地植物与土壤微生物互作的平衡。另外, 在全球变化影响下, 本地植物受到来自土壤微生物的负面影响增大, 也能加速外来植物的入侵进程。该文综述了近年来本地植物与土壤微生物的互作对外来植物入侵影响的最新研究进展, 并展望了未来的研究方向和重点。

土壤种子库代表陆地生态系统物种多样性的资源储备库之一, 在物种和遗传多样性维持及生态恢复中发挥重要作用。全球变化和人类活动对土壤种子库产生了重要影响, 现有研究多数仅关注土壤种子库对小(区域)尺度或单个影响因子的响应。尺度小或欠缺多因素耦合的研究限制了人们对土壤种子库响应全球变化和人类活动的全面认识。该文基于中国知网和Web of Science学术数据库, 对检索到截至2022年2月9日的共7 606篇相关文献进行文献计量分析, 系统梳理了土壤种子库研究的现有进展, 综述了土壤种子库研究的发展趋势, 以期为未来土壤种子库的重点研究方向提供新思路。目前大部分研究认为全球变化(温度、降水和氮沉降)和人类活动(土地利用、围栏放牧和生态恢复)会直接或间接改变土壤种子库物种的组成和大小(密度)。土壤种子库在退化生态系统恢复中的作用机制仍然未有定论。综述认为仍需加强以下4个方面研究: (1)规范土壤种子库取样方法, 包括取样时间、取样大小、取样深度, 建立完备的研究方法体系; (2)建立野外长期定位观测实验站, 在时空尺度开展土壤种子库动态特征研究; (3)考虑全球变化和人类活动多因素耦合效应对土壤种子库的影响; (4)基于野外长期定位观测数据, 并结合模型预测并量化未来多重因素共同影响下土壤种子库的变化特征及其在生态系统恢复过程中的潜力。

生物多样性是生态系统功能形成与维持的重要影响因素, 但其背后潜在的生态学机制仍存在较大争议。生态位互补效应和生物量比率效应是解释生物多样性与生态系统功能关系的两种主要假说, 但在温带森林中生态位互补效应和生物量比率效应对生态系统功能的相对贡献是否随森林演替而变化, 以及如何变化目前仍不清楚。该研究以长白山地区处于不同演替阶段的森林为研究对象, 分别在次生山杨(Populus davidiana) -白桦(Betula platyphylla)林(演替早期)、次生针阔混交林(演替中期)和原始紫椴(Tilia amurensis) -红松(Pinus koraiensis)林(演替后期)内设置3块面积为5.2 hm²的固定监测样地。基于两期样地调查数据, 分别采用物种丰富度和物种组成验证生态位互补效应和生物量比率效应, 采用地上生物量和森林生产力作为反映生态系统功能的指标, 通过结构方程模型检验生态位互补效应和生物量比率效应对生态系统功能的相对贡献及其随演替的变化。研究显示: 物种丰富度与生态系统功能关系随森林演替而变化, 演替初期物种丰富度的作用并不显著, 而在演替中后期物种丰富度的促进作用逐渐增强, 表明随着森林演替生态位互补效应逐渐增强。相比物种丰富度, 物种组成在森林演替的各个阶段都显著影响着生态系统功能, 表明生物量比率效应在森林演替过程中始终发挥着重要作用。此外, 地上生物量也是影响森林生产力的重要因素。该研究揭示了长白山森林生物多样性与生态系统功能关系及其随演替的变化规律, 研究结果能够为东北地区退化森林的生态恢复以及生物多样性保护提供一定的科学依据。

植物的营养生长与繁殖过程会受到种间竞争的选择压力。由于克隆植物的克隆构件性以及雌雄异株植物的繁殖成本的差异, 可能导致其对种间竞争的响应并不一致, 并可能存在性别差异。了解雌雄异株克隆植物在种间竞争中不同生理活动的响应对于理解植物的适应性和种群动态具有重要意义。该研究以雌雄异株克隆植物髭脉槭(Acer barbinerve)为研究对象, 采用Hegyi指数量化种间竞争强度, 在基株水平上探讨雌雄异株克隆植物的繁殖过程与营养生长对种间竞争强度变化的响应。在样地内随机选取一定数量的雌、雄髭脉槭基株, 于花期和果期对髭脉槭基株进行基础调查并统计花果数、花果生物量及叶面积等指标, 运用线性回归分析各指标与种间竞争强度的相关性, 探究雌、雄基株的有性繁殖、克隆繁殖和营养生长对种间竞争强度的响应差异。雌、雄基株的克隆繁殖和营养生长均受种间竞争强度的显著抑制, 但雌株的营养生长受到更大程度的抑制作用。髭脉槭雌株的有性繁殖不受竞争强度影响, 而雄株仅在2023年花期受种间竞争强度的显著抑制。研究结果表明, 尽管雌性和雄性受到的种间竞争强度没有显著差异, 但它们对种间竞争的响应却存在明显的差异, 这种性别差异主要表现在营养生长和有性繁殖过程。