非本地植物群落土壤遗留效应增强松树入侵与再入侵潜力

为解决入侵植物对生态系统恢复的长期影响问题，研究人员开展了一项关于植物-土壤反馈机制的研究。通过实验模拟不同植物群落（含松属与非本地物种）对土壤的改造作用，发现松树（Pinus contorta）在含松树遗留或非本地植物/禾草类改造的土壤中生长更旺盛，且外生菌根真菌(ECM)多样性降低19.7%。该研究揭示了土壤生物与非生物遗留效应对入侵物种再定殖的关键调控作用，为生态修复策略提供理论依据。

　　

在全球生态恢复实践中，入侵植物清除后的再入侵现象屡见不鲜，尤其是松树（Pinus spp.）在南半球多国的扩散已成为严峻挑战。传统研究多关注单一物种对土壤的影响，但自然生态系统中植物群落共同塑造的土壤遗留效应（soil legacy effects）如何驱动后续入侵，仍是未解之谜。更棘手的是，松树作为外生菌根（ectomycorrhizal, ECM）依赖型物种，其入侵成功可能与土壤微生物群落的特异性改变密切相关。

针对这一科学盲区，新西兰坎特伯雷大学与林肯大学等机构的研究团队在《Plant and Soil》发表了一项创新性研究。通过设计两阶段土壤改造实验，首次系统解析了植物群落特征（松树存在、非本地物种比例等）对入侵松树生长及其共生真菌群落的调控机制。研究发现，松树在"同种遗留"或非本地植物/禾草改造的土壤中生物量显著增加，而外生菌根真菌多样性却降低近20%，揭示了土壤生物遗产对入侵的"双刃剑"效应。

研究采用三大关键技术：1）多阶段土壤改造实验（Phase 1单物种培养9-10月，Phase 2八物种群落培养9-23月）；2）基于Illumina MiSeq的ITS区高通量测序分析根系真菌群落；3）土壤养分PCA分析与线性混合效应模型相结合的多变量统计方法。

土壤遗留建立实验揭示关键模式
通过160个中宇宙培养单元，研究人员构建了20种不同特征的植物群落，涵盖松树存在与否、非本地物种比例（0-100%）、氮固定植物占比（0-50%）等变量。收获后的土壤检测显示，松树遗留显著降低后续松树幼苗根系真菌OTUs数量，且真菌群落分化为Wilcoxina优势型、Inocybe优势型或无优势类群三大类型。

松树生长响应机制解析
线性混合模型显示，松树幼苗生物量与土壤养分PCA轴2（反映氮有效性）呈正相关，与非本地植物比例显著正相关（p=0.033）。值得注意的是，当土壤同时存在松树遗留、高非本地植物与禾草比例时，会通过三因素交互作用（p<0.0001）使真菌香农多样性降低1.86个单位，形成"低多样性-高入侵性"的恶性循环。

真菌群落的特异性调控
尽管所有松树幼苗均表现出56-98%的高菌根感染率，但松树遗留土壤中的真菌群落呈现明显简化特征。Wilcoxina和Inocybe成为优势菌群，这与新西兰松树入侵地的野外观察一致。研究首次证实，这种真菌群落重组并非由病原菌驱动，而是源于松树对特定共生真菌的选择性富集。

生态修复启示与理论突破
该研究突破了传统成对物种反馈研究的局限，首次在群落尺度上揭示了土壤遗留效应的级联作用：1）松树通过"自我强化"机制创造利于再入侵的土壤环境；2）非本地植物与禾草可能通过改变氮循环（降低土壤PCA轴2值）间接促进松树入侵；3）真菌多样性丧失比特定菌种变化更能预测入侵风险。这些发现解释了为何新西兰松树清除区常出现"二次入侵"现象，而南非类似生态系统的恢复轨迹却截然不同。

研究团队特别指出，土壤生物遗产的持久性（最短9个月即产生显著效应）远超预期，这对制定入侵植物管理策略具有重要指导意义。未来生态修复工程需综合考虑植物群落历史、土壤微生物重组与养分动态的三维互作，才能有效阻断入侵植物的"生态记忆"效应。该成果为发展"基于土壤遗产诊断"的精准恢复技术提供了理论框架。