Importance of starting points in heterogeneous environments: interactions between two clonal plants with contrasting spatial architectures

在异质性环境中,植物能够通过将更多的生物量投资到高资源斑块而获利。因此,相对于高资源斑块的初始生长位置可能会对植物的生长和竞争能力产生影响,且这种影响可能与植物的构型有关。然而,以往有关土壤异质性对植物生长和竞争影响的研究都忽略了植物初始生长位置的潜在效应。在本研究中,我们把密集型克隆植物翼果苔草(Carex neurocarpa)和游击型克隆植物扁秆荆三棱(Bolboschoenus planiculmis)分别单独种植(不存在竞争)或者混合种植(存在竞争)在由高营养斑块和低营养斑块组成的异质性环境中。在不存在竞争处理时,每种植物的一个分株被分别单独种植于高营养或者低营养斑块中;在存在竞争处理时,目标种的一个分株被种植于高营养斑块中,而竞争种被种植在这个高营养斑块中或者邻近的低营养斑块中,或目标种的一个分株被种植于低营养斑块中,而竞争种被种植在这个低营养斑块中或者邻近的高营养斑块中。结果表明,在不存在竞争时,初始生长位置处于高营养斑块的翼果苔草的生物量和分株数均显著高于初始位置处于低营养斑块的翼果苔草,但在存在竞争时,却未发现这种差异。因此,初始位置处于高营养斑块的翼果苔草受到的竞争强度要显著高于初始位置处于低营养斑块的翼果苔草,而且这种效应与其竞争者的初始生长位置无关。相反的,扁秆荆三棱的初始生长位置对其生长和竞争的响应没有影响。因此,在异质性环境中,克隆植物的初始生长位置能够影响其生长和相对竞争能力,并且这些效应可能取决于植物的克隆构型。

植物多样性而非其土壤遗留效应影响外来植物入侵

植物多样性可以影响外来植物入侵,然而植物多样性的土壤遗留效应是否能够影响外来植物入侵目前仍不清楚。植物多样性能够改变土壤微生物群落和土壤理化性质,这种遗留效应可能会对该土壤中外来植物的生长产生影响。因此,我们假设植物多样性的土壤遗留效应会影响外来植物的入侵。为了检验该假说,我们开展了一个两阶段的植物-土壤反馈实验。在土壤驯化阶段,我们将12个植物物种(4种禾草植物、3种豆科植物和5种杂类草植物)分别单独种植,或者随机选择8个物种(包含3个功能型)混合种植在土壤中。在反馈阶段,我们将入侵植物三叶鬼针草(Bidens pilosa)分别与本地禾草荩草(Arthraxon hispidus)、本地杂类草翅果菊(Pterocypsela indica)或者同时与荩草和翅果菊种植在被驯化过的土壤中。研究结果显示,三叶鬼针草相对于其本地竞争植物的生长取决于驯化植物和竞争植物物种的功能型。驯化植物的多样性对三叶鬼针草与其本地竞争植物之间的生长差异没有显著影响。然而,随着本地竞争植物物种多样性的增加,三叶鬼针草相对于其本地竞争植物的生长显著降低。这些结果表明,当前的植物多样性可以通过增加入侵植物和本地植物之间的生长不平衡性来减少外来植物的入侵。但是,植物多样性的土壤遗留效应对外来植物入侵的影响可能很小。