盐沼入侵植物和土著植物凋落物分解的纬度格局差异及其机理

The rapid expansion of invasive organisms has become a serious ecological problem in the world. Recent studies have found that invasive plants not only change the species composition and ecosystem function of a certain invaded system, but also can change the original geographical pattern of biodiversity or ecosystem on a large scale. Litter decomposition is one of the key processes to determine carbon stocks and carbon dynamics in terrestrial ecosystems, and has its inherent geographical variation in large scale. Does invasive plants change the inherent geographic variation in litter decomposition, and further affect the global carbon dynamic pattern? This problem is of great significance to the understanding of the global pattern of the ecosystem processes under the widespread impacts of plant invasions. But there has been few research to this topic so far. This project intends to select salt marshes which have huge carbon sequestration potential as the research ecosystem. By using both field investigation and decomposition experiments, this study aims to compare the latitudinal variation of litter decomposition of invasive saltmarsh plant Spartina alterniflora and native Phragmites australis along the Chinese east coast, and to reveal the underlying mechanism of the possible differences. This study will help to understand the general rule of geographical variation of plant invasion from the new perspective of litter decomposition, which is the key process of the underground ecosystem, and will also provide new thoughts for improving the biogeography and biological invasion theories.

入侵生物的跨洋/跨大陆扩散和分布已成为一个全球性的生态问题。最近的研究发现，外来入侵植物不仅改变入侵地的生物组成及生态系统功能，还可能在大尺度上改变原有的生物或生态系统地理格局。凋落物分解是决定陆地生态系统碳储量和碳动态的关键过程之一，在大尺度范围具有其固有的地理变异规律。入侵植物是否会改变凋落物分解固有的地理变异规律，进而影响全球生态系统碳动态格局？这一问题对理解植物入侵背景下生态系统功能的全球格局演变具有重要意义，但迄今尚无相关报道。本项目拟以具有巨大固碳潜力的盐沼为研究系统，野外调查、同质园分解、交互移位分解实验等相结合，对中国东海岸盐沼大范围入侵的外来植物互花米草和代表性土著植物芦苇开展比较研究，揭示二者间的凋落物分解纬度格局差异及其机理。将有望通过凋落物分解这一地下生态系统关键过程的新视角，理解入侵和土著植物系统的地理变异特点，可望在生物地理学和入侵生态学领域取得新的原创性成果。

凋落物分解是决定陆地生态系统碳储量和碳动态的关键过程之一，在大尺度范围具有其固有的地理变异规律。入侵植物是否会改变凋落物分解固有的地理变异规律，进而影响全球生态系统碳动态格局？这一问题对理解植物入侵背景下生态系统功能的全球格局演变具有重要意义，但之前尚无相关报道。本项目以具有巨大固碳潜力的盐沼为研究系统，野外调查、同质园分解、交互移位分解实验等相结合，对中国东海岸盐沼大范围入侵的外来植物互花米草和代表性土著植物芦苇开展比较研究，揭示二者间的凋落物分解纬度格局差异及其机理。.研究发现，沿中国东部海岸带，土著植物盐沼的土壤碳汇功能以及地下土壤微生物和线虫多样性具有随纬度增加而下降的纬度格局；而外来植物互花米草的入侵打破了该格局，增加了不同纬度间土壤生物群落结构和组成的相似性，导致了区域尺度上土壤生物多样性的均质化；而植物入侵通过植物本身特性的差异以及改变土壤特征等非生物因子以及，还造成地下生态系统在功能上的同质化。此外，我们还发现凋落物分解驱动因子的层级关系因物种而异，环境条件在控制土著植物芦苇凋落叶分解中起主要作用，而凋落物性状主导控制入侵植物互花米草凋落叶分解。我们的研究表明，互花米草入侵在整体上加快了凋落物分解速率，并在大尺度地理范围改变其主导控制因子，进而改变生态系统碳储量和碳动态格局。本项目从凋落物分解这一地下生态系统关键过程入手，为理解入侵和土著植物系统的地理变异特点提供了新视角，也为滨海蓝碳生态系统保护目标下的入侵植物管理提供重要启示。已发表《Ecology》、《Functional Ecology》、《Ecological Applications》等论文5篇，培养研究生3名。