降水与氮沉降对入侵植物加拿大一枝黄花(Solidago canadensis L.)与本土植物蟛蜞菊(Wedelia chinesis)土壤健康及生长指标的协同影响机制研究

本研究针对气候变化背景下降水格局与氮沉降对植物入侵风险的调控机制，通过温室控制实验探究了不同降水水平(PL/PN/PH)与氮添加梯度(N0/N5/N10)对入侵种加拿大一枝黄花(SC)与本土种蟛蜞菊(WC)单作/混作系统中土壤NH4+-N、NO3--N、TOC等关键指标及植物生长参数的差异化影响。研究发现正常降水(PN)与高氮(N10)处理显著促进SC的生物量积累，揭示了资源利用效率差异是驱动入侵种竞争优势的重要机制，为预测气候变化下的生物入侵风险提供了实验依据。

　　

在全球气候变化加剧的背景下，降水格局改变与氮沉降增加正深刻影响着陆地生态系统的物种组成。其中，外来植物入侵被视为威胁生物多样性的"无声杀手"，而加拿大一枝黄花(Solidago canadensis L.)作为全球性入侵物种，其扩张机制与气候因子的关系亟待阐明。与此同时，本土近缘种蟛蜞菊(Wedelia chinesis)的竞争响应策略也值得关注。现有研究虽已关注单一气候因子对植物生长的影响，但降水变率与氮沉降的交互作用如何通过改变土壤微环境进而调控入侵种与本土种的竞争平衡，仍是生态学领域未解的科学问题。

为回答这一关键问题，华南植物园等机构的研究团队设计了两组温室盆栽实验。通过精确控制降水梯度（低降水PL=88mm、正常PN=109.65mm、高降水PH=132mm）和氮添加水平（N₀=0、N₅=5g m^-2 yr^-1、N_{10=10g m^-2 yr^-1），结合四种种植模式（裸土CK、SC单作、WC单作、SC×WC混作），系统监测了土壤化学性质与植物生长指标的动态变化。研究采用完全随机区组设计，每月采集土壤样品测定NH4⁺-N、NO3^--N、TOC和pH值，同时记录植株叶绿素含量、株高及生物量等参数。通过冗余分析(RDA)和热图解析了环境因子与生物指标的关联规律。}

降水水平与种植系统对土壤的影响
实验数据显示，低降水(PL)处理下本土单作系统的NH₄⁺-N含量在10月显著提升32%，而正常降水(PN)使入侵单作系统的TOC在8月增加59%。值得注意的是，PN与混作系统的组合产生了最高土壤pH值(7.58)，表明水分适中时植物互作能调节土壤酸碱平衡。

氮沉降速率与种植系统的交互效应
高氮(N₁₀)处理下，混作系统的NH₄⁺-N在10月激增46%，而入侵单作系统的NO₃^--N在8月增加18%。适氮(N₅)与入侵单作的组合使12月TOC提升44%，揭示氮形态偏好性存在物种差异。

植物生长响应规律
PN处理使入侵种的根干重比对照增加75%，其叶绿素含量(40.6 SPAD)显著高于本土种。N₁₀处理下入侵种的根鲜重增长65%，株高达到31.1cm，表现出显著的资源捕获优势。冗余分析表明，土壤NO₃^--N与TOC是驱动生物量差异的关键因子。

该研究首次揭示了降水-氮沉降耦合作用通过改变土壤氮循环效率而强化入侵种竞争优势的生态机制。入侵种SC在资源波动环境中表现出更高的表型可塑性，其通过提升NH₄⁺-N吸收效率(32%)和有机碳转化能力(70%)，构建了"资源抢占-土壤改良"的正反馈循环。这一发现为预测气候变化下的生物入侵风险提供了理论框架，同时警示干旱区氮沉降增加可能加速生态系统本土物种的替代进程。研究结果发表于《BMC Plant Biology》，为制定基于生态位调控的入侵物种管理策略提供了科学依据。