生物入侵已成为全球重要的环境问题之一,外来植物作为入侵生物中的重要组成部分能够对生态环境、社会经济以及人类健康构成重大威胁。全球贸易的发展和科学技术的进步加剧了外来植物的入侵,由此引发更多的生物入侵问题,对外来种入侵机制的研究和防控工作的开展也成为解决生物入侵问题的必要方面。本文对外来入侵植物与生物因子包括自然天敌、共生本地植物及土壤微生物之间的互作及对入侵的影响进行研究。利用生物地理学、室内盆栽试验等方法研究原产地和入侵地的天敌(地上部、地下部)对外来入侵植物的影响及原产地、入侵地土壤反馈对外来入侵植物和本地植物的影响;利用宏基因组测序及Biolog-ECO生态板等方法,研究外来入侵植物对土壤微生物群落结构和功能的影响;通过种内、种间竞争试验研究外来入侵植物原产地种群、入侵地种群的竞争能力及两地本地植物竞争能力的差异。具体研究结果如下:1.原产地和入侵地天敌对外来入侵植物的影响在原产地、入侵地开展的野外调查结果表明,原产地天敌对三裂叶豚草(Ambrosia trifida)的影响更加严重,对叶片和种子造成更大危害,原产地的三裂叶豚草受害叶片数量比率、受害叶片面积比率及受害种子数量比率均显著大于在入侵地的受害比率;入侵地的三裂叶豚草株高、茎粗、叶片数、种子数和植株密度均显著高于原产地的三裂叶豚草。辽宁地区的野外调查未发现刺萼龙葵(Solanum rostuatrm)、少花蒺藜草(Cenchrus panciflorus)和大狼把草(Bidens frondosa)自然天敌的危害,但发现三裂叶豚草、瘤突苍耳(Xanthium strumarium)及豚草(Ambrosia artemisiifolia)存在自然天敌。三裂叶豚草两地天敌危害调查结果为天敌逃逸假说提供了新的证据,但尚不能明确天敌危害差异与两地三裂叶豚草生长差异之间的确切关系。2.土壤反馈对三裂叶豚草和瘤突苍耳及其共生植物的影响原产地和入侵地三裂叶豚草根围土壤灭菌试验结果表明,原产地、入侵地的三裂叶豚草根围土壤生物对三裂叶豚草种子萌发、株高和生物量具有不同的反馈影响,原产地的土壤反馈表现为负反馈作用,入侵地的土壤反馈表现为中反馈甚至正反馈作用。总体上,原产地土壤生物抑制三裂叶豚草种子萌发和生长,入侵地土壤生物对三裂叶豚草种子萌发和植株生长的影响不显著。入侵地不同来源土壤反馈试验结果表明,三裂叶豚草根围土壤对自身表现为正或中性反馈作用,但大部分地区对共生本地植物毛梗豨莶表现为负的反馈作用。大多数情况下,瘤突苍耳根围土壤对自身表现正的或中性反馈作用,对共生植物苍耳具有中性反馈作用,甚至负的反馈作用。以上结果表明,不同来源的土壤生物对植物生长的不同影响可能与外来植物成功入侵有关,总体上入侵地的外来植物入侵后的土壤利于自身植物生长,同时原产地、入侵地的土壤反馈试验进一步为天敌逃逸假说提供了证据。3.外来入侵植物对土壤微生物群落结构与功能的影响研究结果表明,三裂叶豚草入侵能够显著影响土壤真菌、细菌的结构组成,而细菌群落结构变化较真菌群落变化小,三裂叶豚草根围土壤真菌群落结构与本地植物根围土壤真菌群落结构存在显著差异。多样性指数分析表明,三裂叶豚草入侵对土壤真菌群落的多样性影响小,但显著影响土壤细菌群落的多样性。与毛梗豨莶相比,三裂叶豚草入侵降低了土壤微生物群落利用土壤碳源的能力。瘤突苍耳入侵显著影响土壤真菌、细菌的结构组成,并与苍耳土壤样品中真菌、细菌群落结构存在显著差异,但真菌群落的变化程度要强于细菌群落。多样性指数分析表明,瘤突苍耳影响土壤真菌群落的多样性,并不影响土壤细菌群落的多样性。与苍耳相比,瘤突苍耳入侵则提高了土壤微生物群落利用土壤碳源的能力。同时土壤来源对土壤微生物的影响要大于栽培植物的影响,说明外来入侵植物对土壤微生物群落的改变是长期的驯化过程。4.三裂叶豚草原产地种群、入侵种群及两地本地植物竞争能力的差异总体结果表明,三裂叶豚草原产地种群和入侵地种群的种内、种间竞争能力差异不显著,表明三裂叶豚草在入侵地没有发生竞争能力增强进化。三裂叶豚草原产地种群与原产地本地植物的种间竞争能力较为相似,对彼此株高、叶片和总生物量的影响较为相似;而三裂叶豚草入侵地种群的竞争能力显著强于入侵地的共生本地植物,对本地植物总生物量起到明显的抑制作用。原产地的本地植物较入侵地的本地植物具有更强的竞争能力,且入侵地共生本地植物对三裂叶豚草的竞争作用表现更为敏感,受到三裂叶豚草的抑制作用更强,表明入侵地的本地植物具有较弱的生物阻抗能力。综上结果,生物因子包括天敌、共生植物和土壤微生物对外来植物的入侵起到重要作用。整体上,生物因子对于三裂叶豚草的入侵起到积极作用,其与三裂叶豚草的互作利于三裂叶豚草的成功入侵。本研究结果验证了天敌逃逸假说,表明入侵地的本地种具有较弱生物阻抗能力,但并未支持增强竞争能力的进化假说。