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外来植物入侵与全球环境变化相互作用已成为生态学研究的热点之一。大气CO2浓度升高和氮沉降影响外来植物入侵,研究外来入侵植物和本地植物对大气CO2浓度升高和氮沉降响应的差异,有助于预测和管理外来植物入侵。利用中国科学院哀牢山亚热带森林生态系统研究站的4个封顶式CO2生长室,本文研究了大气CO2浓度升高(对照和700μmol mo1-1)、氮沉降(对照和0.3 g N kg-1土)及其交互作用对我国典型的外来入侵菊科植物紫茎泽兰(Eupatorium adenophorum)和其近缘本地植物白头婆(E.japonicum)和异叶泽兰(E.heterophyllum)的形态、生长、生物量分配、光合特性、凋落叶片化学组成及其分解的影响,并且还通过灭菌处理控制植物根围土中微生物,比较了不同来源土壤中微生物对外来入侵植物和本地植物生长的反馈作用。研究结果表明: ⑴在相同处理下,紫茎泽兰最大净光合速率(Pmax)、总生物量、株高、基径、分枝数、总叶面积(LA)、叶根比(LA∶ RM)、茎生物量分数(SMF)和叶生物量分数(LMF)均高于异叶泽兰和白头婆,而比叶面积(SLA)、根生物量分数(RMF)和根冠比(R/C)低于异叶泽兰和白头婆,这有利于入侵植物形成优势种群,荫蔽本地植物,提高竞争能力。CO2浓度升高或氮增加,三种植物的Pmax总生物量、株高、基径、分枝数、LA和LA∶RM均升高,RMF和R/C降低;高CO2浓度和高氮协同作用促进植物的Pmax总生物量、分枝数和LA增加,也协同促进植物RMF降低;这些参数对CO2浓度倍增、氮增加和两者共同处理响应的种间差异不显著。这意味,全球变化背景下,紫茎泽兰仍然保持着生长优势,其入侵危害不会缓解。 ⑵在当前气候条件下,紫茎泽兰凋落叶片的碳(C)、氮(N)和磷(P)含量高于异叶泽兰和白头婆,碳氮比(C/N)和阳离子浓度低于异叶泽兰和白头婆;凋落叶片失重率的种间差异不显著。随着CO2浓度升高,3种植物凋落叶片的N含量和SLA降低,异叶泽兰凋落叶片的失重率显著降低,紫茎泽兰和白头婆凋落叶片的失重率也有降低的趋势(但差异不显著),且紫茎泽兰凋落叶片失重率降低幅度低于白头婆。氮增加,3种植物的C、N含量和SLA增加,凋落叶片失重率有升高的趋势(但差异不显著),且紫茎泽兰凋落叶片失重率升高幅度大于白头婆和异叶泽兰。高CO2浓度和高氮共同作用下,3种植物凋落叶片的C和N含量增加,C/N减小,紫茎泽兰凋落叶片的失重率有升高的趋势,而异叶泽兰和白头婆凋落叶片的失重率有降低的趋势,但三种植物凋落叶片的失重率变化均不显著。这说明,在未来大气CO2浓度升高和氮沉降条件下,紫茎泽兰凋落叶片可能获得相对更高的分解速率,对其地上部分的光合作用和生长的促进作用有可能增强,利于其入侵。 ⑶所有来源土壤经灭菌处理后,紫茎泽兰幼苗的死亡率均为100%。紫茎泽兰的根围土对异叶泽兰和白头婆幼苗有一定程度的抑制作用,灭菌处理后,异叶泽兰和白头婆幼苗的株高、鲜重、干重显著增加。异叶泽兰和白头婆的根围土对其自身生长有着强烈的抑制作用,灭菌处理后,异叶泽兰和白头婆的株高、鲜重和干重都显著增加。这说明,未来大气CO2浓度升高和氮沉降条件下,紫茎泽兰仍然受到土壤微生物的正反馈作用,异叶泽兰和白头婆受到土壤微生物的负反馈作用。上述结果表明,在未来大气CO2浓度升高和氮沉降条件下,外来入侵植物紫茎泽兰的入侵性可能提高,入侵危害将加剧。