研究背景

外来植物入侵和氮沉降是影响生态系统结构与功能的重要因素。随着氮沉降的加剧，土壤铵态氮（NH4⁺）和硝态氮（NO3⁻）的含量增加，其相对比例也发生变化。丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi, AMF）在外来植物入侵过程中发挥重要作用，已有研究表明AMF更偏好吸收和向宿主植物转运NH4+。然而，我们不清楚在不同氮形态占优的土壤环境中，AMF是否会以不同方式影响入侵植物与本地植物之间的竞争，以及入侵植物能否更有效地利用AMF获得竞争优势。

科学问题

本研究旨在通过研究土壤NH₄⁺和NO₃^-条件下，AMF如何影响入侵植物与本地植物之间的竞争关系及资源获取。探究的问题：⑴不同土壤氮形态下，AMF如何影响入侵植物与本地植物的生物量、生物量分配及养分吸收能力？⑵当仅由菌丝体获取氮源（限制根系吸收）时，AMF在决定入侵物种在NH₄⁺与NO₃^-条件下的竞争力方面具有何种具体作用？⑶入侵植物与本地植物的表型可塑性是否介导了AMF驱动的竞争结果在不同氮形态下的变化？

研究方法

为回答这些问题，研究团队选取了华南地区常见的4种菊科植物(2种入侵植物和2种本地植物)，采用同质园种植实验，设置了2种氮形态处理(NH4+ & NO3−)和3种AMF处理(−AMF，无AMF接种)、+AMF (AMF接种且根系和菌丝均可获取氮)、Mycelium (仅菌丝能获取氮))。针对菌丝体处理，特别设计了一个实验单元，以测试AMF在不同氮形态下的相对优势(详见图1)。研究团队推测：⑴ AMF增强入侵植物的竞争能力及养分吸收能力，其效果强于共存的本地植物；⑵ 当仅菌丝体能获取氮时，入侵植物在NH₄⁺条件下比NO₃^-条件下具有更强的促进作用；⑶ 入侵植物通过AMF获得的竞争优势，源于其在不同氮形态下生物量分配和养分利用方面的更高可塑性(图1)。

图1主要研究因素氮形态、AMF和植物来源及其相互作用的示意图。图的上半部分显示，氮沉降可提高土壤中氮的可利用性。除根系吸收氮外，AMF还能帮助宿主植物吸收氮。图的下半部分展示了在不同土壤氮形态条件下，AMF在氮吸收中的不同作用，以及入侵植物预测的竞争能力。EMH indicates the enhanced mutualism Hypothesis, MDH indicates the mutualism disruption hypothesis. (a)对照组(无AMF)，(b)接种AMF(根部与AMF共同作用)，(c)菌丝体（以菌丝体为主导，同时抑制根部吸收）。

研究结果

研究发现，入侵植物接种AMF后在两种氮形态下均表现出竞争优势，AMF的促进作用在NO3−下比NH4+下更强(图2A)。并且这种促进作用的增强与入侵者在根冠比和养分吸收方面的高可塑性有关(图3)。

该研究表明，AMF介导的外来植物入侵依赖于土壤氮形态，与本地植物相比，入侵植物从AMF中获得的更大利益反映了增强互惠假说 (the enhanced mutualism hypothesis) 和互惠破坏假说 (mutualism disruption hypothesis) 的综合效应。研究结果深化了对丛枝菌根真菌—植物相互作用的情境依赖性的理解。

图2 在竞争条件下，入侵植物与本地植物的 (A) 竞争能力；(B) 根冠比；(C) 植物氮浓度；(D) 植物磷浓度；(E) 氮磷比对AMF处理的响应。点和线分别表示均值及其95%置信区间（CI）。垂直灰色线条代表AMF无显著效应。实心圆圈表示AMF效应显著（p < 0.05），空心圆圈表示无显著效应。所有处理间的差异采用Tukey’s HSD检验（p < 0.05；不同字母表示差异显著）。

图3 四种条件下AMF定殖率与AMF对入侵植物和本地植物竞争能力影响之间的直接和间接关联的PLS-PM模型结果。(a) NH4⁺ & +AMF，(b) NO3⁻ & +AMF，(c) NH4⁺ & Mycelium，(d) NO3⁻ & Mycelium。实线和虚线分别表示路径系数在95%置信水平下是否显著。红色和蓝色线条分别表示负向和正向效应。各路径旁列出了相应的路径系数。

论文信息

标题：The role of arbuscular mycorrhizal fungi on the competition between invasive and native plants depends on soil nitrogen form

作者：苏哲洋#，李崇玮#，刘傲，廖慧璇，赵恒君，方钰淇，陈宝明*

期刊：Functional Ecology

DOI: 10.1111/1365-2435.70370

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期刊简介

Functional Ecology (FEC) 是英国生态学会旗下、由Wiley出版的生态学期刊。期刊重点关注生态格局和生态过程背后的作用机制，涵盖个体、种群、群落和生态系统等不同组织层次，尤其重视生物功能性状、生理生态过程、物种相互作用及生物对环境变化的响应。期刊致力于发表能够深化生态学机制认识并推动生态学理论发展的原创研究。

2025 JIF：5.5 ｜ CiteScore：9.5

https://onlinelibrary.wiley.com/journal/14749726

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