截至2014年，我国共有入侵植物72科285属515种（闫小玲等 2014）。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，以入侵植物介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。
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介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（Theoharides and Dukes 2007; Saccone et al. 2010; Seastedt and Pyšek 2011; Catford et al. 2012; Wilson and Pinno 2013; Saccone et al. 2010; Wang et al. 2018, 2019, 2020, 2021）。同时，在同一个生态系统中可能存在着不同丰富度的入侵植物种类，即同一生态系统中可能遭受到两种甚至是两种以上入侵植物种类的共同入侵（也称协同入侵或次生入侵或入侵塌陷或入侵漩涡）（Simberloff 2006; Saccone et al. 2010; Green et al. 2011; Flory and Bauer 2014; Kuebbing et al. 2014, 2016; Wei et al. 2020; Wang et al. 2020）。相关研究表明：一种入侵植物成功入侵后可通过直接或间接的途径（如凋落物降解、植物-土壤微生物互作等）影响环境条件（如土壤营养水平等），进而提升其它入侵植物种类成功入侵的几率，从而导致两种入侵植物共同入侵的形成，并进一步对生态系统产生多重影响（Simberloff 2006; Jordan et al. 2008; Saccone et al. 2010; Green et al. 2011; Flory and Bauer 2014; Kuebbing et al. 2014, 2016）。但是，两种入侵植物共同入侵对植物群落入侵抵抗力的复合作用是协同作用还是拮抗作用，目前该方面的研究尚不清楚。
基于此，我所王从彦老师等人探究了共同入侵的两种入侵植物一年蓬（Erigeron annuus (L.) Pers.）和加拿大一枝黄花（Solidago canadensis L.）对植物群落入侵抵抗力的影响及其机理。
其中两种入侵植物选择一年蓬和加拿大一枝黄花的主要原因如下：（1）这两种入侵植物均隶属于菊科，以尽量减少植物亲缘关系所致的差异，且在物种组成方面中国已分布的入侵植物以及华东地区已分布的入侵植物隶属于菊科的种类最多（其中中国已分布的入侵植物中隶属于菊科的物种数高达92种，约占中国已分布的入侵植物总物种数的17.86%；闫小玲等 2014）。（2）这三种入侵植物均原产于美洲，以尽量减少植物地理起源所致的差异，且中国已分布的入侵植物以及华东地区已分布的入侵植物原产于美洲的种类最多（其中中国已分布的入侵植物中原产于美洲的种类引入频次高达137，约占中国已分布的入侵植物总引入频次的21.47%；闫小玲等 2014; 严靖 2021）。（3）这两种入侵植物均具有类似的生境（基本均以农田、荒地、道路两侧、林地边缘和草地等生境类型为主）、生活型（均为草本，且株高基本处于同一水平）、生长周期（在苏南地区生长期主要为3月至10月，其中生长旺盛期约为5月至9月）和生态位，且均已在世界多个地区以及中国大部分地区（特别是长江中下游地区）造成了显著的环境生态影响，并均已被生态环境部列入中国外来入侵物种名单（加拿大一枝黄花和一年蓬分别被列入第二批2010和第三批名单2014）。（4）这两种入侵植物单一入侵时，在苏南地区（特别是镇江市）均可常常形成大范围的、高密度的单优势种群落。（5）这两种入侵植物在苏南地区（特别是镇江市）野外常常在同一生境形成共同入侵。
该研究工作采样地为江苏省镇江市京口区（32.117–32.120°N, 119.526–119.530°E）。样地类型划分为4种，即：未入侵（仅本地植物；无任何入侵植物）、仅一年蓬入侵、仅加拿大一枝黄花入侵和两种入侵植物共同入侵。每一种类型的样地共12个样方（2 m × 2 m）。统计和计算每一样方内所有物种（包括入侵植物以及与入侵植物共存的所有本地物种）的种类数量以及各物种的植株数量。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，并随机选取3片成熟且完整的叶片进行叶功能性状的测定，并分析植物群落的入侵抵抗力脆韧水平。其中植物群落入侵抵抗力脆韧水平以Invasion resistance index表征。
主要研究亮点：该研究首次提出表征植物群落入侵抵抗力脆韧的量化指标，即：植物群落入侵抵抗力指数（即：Invasion resistance index）（Science of the Total Environment DOI: 10.1016/j.scitotenv.2021.152628.）。此外，我所王从彦老师等人还提出以下与入侵植物介导的生物入侵进程密切相关的量化指标体系：（1）表征入侵植物入侵强度高低的指标（即：Invasion intensity index of invasive alien plants）（Science of the Total Environment DOI: 10.1016/j.scitotenv.2020.137128.）；（2）表征入侵植物入侵竞争力优劣的指标（即：Relative invasiveness index of invasive alien plants）（Science of the Total Environment DOI: 10.1016/j.scitotenv.2020.137128.）；（3）入侵植物竞争优势度轻重的指标（即：Competitive advantage index of invasive alien plants）（Science of the Total Environment DOI: 10.1016/j.scitotenv.2020.144518.）；（4）表征群落可入侵性强弱的指标（即：Community invasibility index）（Science of the Total Environment DOI: 10.1016/j.scitotenv.2020.137128.）；（5）表征入侵植物对植物群落物种多样性影响力度深浅的指标（即：Degree of influence index of invasive alien plants on plant taxonomic diversity and community stability）（Science of the Total Environment DOI: 10.1016/j.scitotenv.2020.144518.）。其中植物群落入侵抵抗力指数（Invasion resistance index, IRI）具体计算方法如下：
IRI=1-(ΣPiXi / PnXn)
式中S为调查样方内所有植物种类的数量；Pi为调查样方内入侵植物i的相对丰度，即Pi=ni / N，其中ni为调查样方内入侵植物i的植株数量，N为调查样方内所有植物的植株数量总数；Xi为调查样方内入侵植物i的所有测定生理生态指标（如株高、叶片大小、叶绿素含量、生物量等）的算术平均值；Pn为调查样方内植物n的相对丰度，即Pn=nn / N，其中nn为调查样方内植物n的植株数量，N为调查样方内所有植物的植株数量总数；Xn为调查样方内植物n的所有测定生理生态指标（如株高、叶片大小、叶绿素含量、生物量等）的算术平均值。IRI值越大表示植物群落的入侵抵抗力越大。若调查样方内植物种类均为入侵植物，IRI值为0，表明植物群落入侵抵抗力最低；若调查样方内植物种类无入侵植物，IRI值为1，表明植物群落入侵抵抗力最高。
主要研究结果：（1）入侵植物一年蓬和加拿大一枝黄花单一和共同入侵均显著降低植物群落入侵抵抗力，尤其是入侵植物加拿大一枝黄花单一入侵下更为明显；（2）与其单一入侵相比，两种菊科入侵植物一年蓬和加拿大一枝黄花共同入侵对植物群落入侵抵抗力的影响为拮抗作用；（3）本地植物群落的特征加权平均数指数和本地植物群落的Shannon’s diversity对植物群落入侵抵抗力的影响力最大，因此，植物群落入侵抵抗力主要取决于本地植物的相对丰度、本地植物的生长竞争力和本地植物的多样性。
论文全文链接：https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.152628
