全球变化背景下，多种资源变化同时作用于植物生长的效应可能是加和、协同或者拮抗的，探究多种资源变化因子对植物生长的作用有助于我们理解全球变化背景下的植被格局和生态系统变化模式。由于表型可塑性的差异，入侵植物可能比本地植物更加受益于大气CO2浓度升高和土壤养分富集。另外，天敌逃逸假说预测：外来植物在入侵地会面临更小的天敌取食压力，从而驱动入侵植物产生快速进化，将用于防御的资源分配到生长。资源可用性假说也预测快速生长的植物往往防御水平较弱。综上，昆虫采食理应能够调控入侵植物与本地植物对CO2倍增和养分富集的不对称响应。 

　　中国科学院东北地理与农业生态研究所生物入侵生态学研究团队通过设置多因子控制的同质园实验对上述假设进行了验证。实验选取了9组同属配对的外来入侵植物和本地植物，对其进行养分富集（低养分 vs. 高养分）、CO2倍增（大气环境浓度vs. 倍增浓度）和昆虫取食（有 vs. 无）的全因子交互处理（图 1）。 

　　图1  实验设计示意图 

　  结果表明，CO2倍增和养分富集显著增加了植物的生物量，而虫食显著降低了植物的生物量（图 2），并且虫食对本地植物生长的抑制作用强于外来入侵植物。养分富集降低了植物对根生物量的分配，而虫食作用则增加了植物对根生物量的分配（图3）。植物的生物量及其在地上 地下组织的分配在入侵植物与本地植物之间不存在显著差异。最后，CO2倍增、养分富集和昆虫取食同时作用于入侵植物与本地植物时，多重因子之间不存在加和、协同或拮抗效应。

　　图2  养分富集、虫食、CO2倍增和物种来源对植物总生物量的影响 

　　图3  养分富集、虫食、CO2倍增和物种来源对植物根质量分数的影响 

　　进一步分析植物对多种处理组合响应的种间差异发现，植物的总生物量和根质量分数对CO2倍增、养分富集、昆虫取食及其交互作用的响应表现出显著的种间和属间差异（图4）。

　　图4  9组同科同属外来入侵植物和本地植物在不同养分富集、虫食、CO2倍增下的总生物量和根质量分数 

　　本研究表明CO2倍增、养分富集和昆虫取食各自独立，而非协同影响外来入侵植物和本地植物的生长。此外，在资源利用策略上的种间差异比物种来源更能决定植物对多环境因子交互作用的响应。 

　　研究成果近期在线发表于权威期刊Global Change Biology。本研究由中国科学院东北地理与农业生态研究所生物入侵生态学团队助理研究员单利平（第一作者）、访问学者Ayub M. O. Oduor副教授和刘艳杰研究员（通讯作者）共同完成。该研究得到了中国科学院人才项目（Y9B7041001）、中国科学院国际人才计划项目（Y9B7041001）和中国科学院东北理所创新团队项目（2022CXTD01）的支持。 

　　论文信息如下：Shan, L., Oduor, A. M. O., & Liu, Y. (2023). Herbivory and elevated levels of CO2 and nutrients separately, rather than synergistically, impacted biomass production and allocation in invasive and native plant species. Global Change Biology, 00, 1–15.  

　　论文链接：https://doi. org/10.1111/gcb.16973