作为世界上国土面积广阔的国家之一(位列世界第三)，中国经纬度跨越范围长(东西跨越经度约62°；南北跨越纬度约50°)，并涵盖多个气候带类型(主要覆盖了热带、亚热带、中温带、暖温带、寒温带以及高山高原气候带)，进而形成多种类型的生态系统。而中国广阔的地域和多样化的生境条件使得绝大部分来自世界各地的外来物种特别是外来入侵植物均能最大程度上在我国找到适合其自身的栖息地，并能成功建立种群且进一步繁殖和扩散。此外，随着社会经济和全球贸易化的快速发展，人类在世界各地的活动强度与频度会进一步增加，在不断扩大的异地经济和文化交流活动过程中，人为因素的干扰明显改变了不同地区之间生物多样性的分布格局，尤其是引入一些外来观赏和绿化植物，在对其潜在的环境生态风险评估不够全面、充分时，可能会出现快速的生长和扩散现象，进而导致其同本地植物之间形成强有力的竞争优势并形成生物入侵现象，从而对本地生态系统的环境健康与生态安全构成严重的威胁。所以，近年来人类活动频度与强度的快速提升也大幅增加了外来物种的引入进程和传播速率。截至2014年，我国共有入侵植物72科285属515种(图1)。而国家生态环境部2020年发布的《2019中国生态环境状况公报》数据显示：中国已分布入侵植物共计660多种，其中71种对环境健康与生态安全已造成或具有潜在威胁已被列入《中国外来入侵物种名单》。由于入侵植物已对环境健康与生态安全构成了严重威胁，特别是生物多样性，所以，以入侵植物主导的生物入侵为典型代表的生物安全问题已成为全球重大环境生态问题之一，且入侵植物成功入侵的机制已成为全球入侵生态学研究领域中备受关注的重大科学问题之一。
图1 中国各省(市、自治区)实际分布的入侵植物物种数量示意图(Yan et al. 2014).
生物安全关乎环境质量、经济发展、人民健康、社会和谐与国家稳定，由生物因素带来的安全问题一直是人类面临的重大威胁。同时，国家层面也高度重视生物安全，并将生物安全纳入国家安全体系，系统规划国家生物安全风险防控和治理体系建设，全面提高国家生物安全治理能力。所以，在新时代背景下，为构筑美丽中国，这就迫切需要对以入侵植物主导的生物入侵为代表的生物安全进行预警防控管理。而阐明入侵植物成功入侵的驱动机理可对有效实现其环境风险评估和生态防控管理奠定强有力的理论支撑和实践基础。
一般情况下，入侵植物扩散至其原有自然分布生境之外的生态系统时存在一个逐步建立种群并产生相应生态效应的过程，所以，同一种入侵植物在不同生态系统或在同一生态系统的不同时段应存在着不同入侵程度的现象，即同一种入侵植物的相对丰度在不同生态系统或同一生态系统的不同时间段均应存在明显差异(图2)。由于入侵植物成功入侵后显著影响本地生态系统的结构和功能，以入侵植物成功入侵为典型代表的环境变化已成为全球性重大环境问题之一。所以，入侵植物成功入侵的生态学机理已成为当前环境生态学研究领域中备受关注的重大科学问题之一。但是，不同入侵程度的入侵植物的竞争优势度差异和不同入侵程度的入侵植物对植物群落的影响幅度及其驱动机理以及不同入侵程度的入侵植物入侵背景下植物群落稳定性和群落可入侵性的关系尚不清楚。
图2 生物入侵进程及其生态危害示意图(王从彦绘制)
我所王从彦老师课题组全景式对比分析了：(1)不同入侵程度的入侵植物加拿大一枝黄花(Solidago canadensis L.)的竞争优势度差异；(2)不同入侵程度的入侵植物加拿大一枝黄花对植物群落的影响幅度及其驱动机理；(3)不同入侵程度的入侵植物加拿大一枝黄花入侵背景下植物群落稳定性和群落可入侵性的相互关系。采样地为镇江(32.117–32.162°N, 119.526–119.533°E)。加拿大一枝黄花的入侵程度根据其相对丰度分为四个等级：未入侵(0%, CK)，低度入侵(0~35%, L)，中度入侵(35%~75%, M)和高度入侵(75%~100%, H)。每种入侵程度各测定40个样方，共计160个样方(2 m × 2 m) (图3)。统计和计算每一样方内所有物种(包括加拿大一枝黄花以及与加拿大一枝黄花共存的本地物种)的种类数量以及各物种的数量。同一样方内每一物种各选取3株长势良好的个体进行植株功能性状的测定，并计算入侵植物的竞争优势。同时测定植物物种多样性[以物种种类数量、Shannon多样性指数、Simpson优势度、Pielou均匀度指数和Margalef丰富度指数表征]、群落稳定性[以群落稳定性系数表征]和群落可入侵性[以群落可入侵性指数表征]。此外，分析不同入侵程度的入侵植物加拿大一枝黄花对植物群落的影响幅度。
图3 实验设计简图
主要结果如下所示：
Fig. 1. Differences in the values of the competitive advantage index of S. canadensis under various levels of S. canadensis invasion (only the data of the invaded communities). Data (means and SE, n=40) with different lowercase letters mean a significant difference (P<0.05).
Fig. 2. Differences in the values of the community invasibility index under various levels of S. canadensis invasion (only the data of the invaded communities). Data (means and SE, n=40) with different lowercase letters mean a significant difference (P<0.05).
Fig. 3. Differences in the values of the degree of influence index of S. canadensis on plant taxonomic diversity and community stability under various levels of S. canadensis invasion (only the data of the invaded communities).
Fig. 4. Relationships between community stability and invasibility under various levels of S. canadensis invasion (only the data of the invaded communities).
文章全文链接：
https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.144518
