铵偏好和微生物硝化抑制作用驱动了一种有毒植物在高山草甸的扩张

IF 5.6 1区环境科学与生态学 Q1 ECOLOGY

Journal of Ecology Pub Date : 2025-06-16 DOI:10.1111/1365-2745.70085

Jian-Guo Ma, Fu-Jiang Hou, Xing-Guo Han, Xiao-Bo Wang

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摘要

有毒植物在全球陆地生态系统中以前所未有的速度激增，威胁着生态系统的健康。然而，它们快速扩张的机制，包括氮素吸收策略和对土壤过程的影响，仍然知之甚少。我们假设有毒植物可能通过根际微生物组的改变具有专门的氮获取和利用策略（例如对特定氮形式的偏好），从而影响生态系统的氮转化并获得竞争优势。为了验证这一观点，我们研究了青藏高原（QTP）上一种在退化的高寒草甸中生长的优势有毒植物——柳条（L. virgaurea）。本研究整合了(1)2010-2020年长期多站点时空调查，评估了柽柳种群动态及其相关植被和土壤变化；(2)利用15N示踪技术比较L. virgaurea和Elymus nutans （E. nutans）之间N形态偏好（NO3−vs. NH4+）、土壤N转化和生态后果；(3) qPCR和扩增子测序技术分析根际微生物组，特别是氨氧化细菌（AOB）和古细菌（AOA）。2010 ~ 2020年，柽柳密度增长4.9倍。禾草密度越大，土壤有机碳、全氮、NH4+‐N、速效磷和微生物量增加，NO3−‐N降低。与E. nutans相比，L. virgaurea表现出更高的氮吸收效率，特别是对铵的亲和力，抑制AOA/AOB丰度，改变硝化菌的系统发育组成，减缓硝化速率和减少氧化亚氮（N2O）排放。合成。黄缕草的扩张是通过抑制硝化作用提高氮利用效率来驱动的，这可能是由根际微生物群的变化介导的。这种独特的氮素获取和利用策略可能使L. virgaurea在退化的QTP草地上具有竞争优势，这对高寒草地生态系统通过有针对性的养分管理策略抑制有毒植物的扩张具有重要意义。

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Ammonium preference and microbial nitrification inhibition drive the expansion of a poisonous plant in alpine -meadows

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Journal of Ecology 环境科学-生态学

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期刊介绍： Journal of Ecology publishes original research papers on all aspects of the ecology of plants (including algae), in both aquatic and terrestrial ecosystems. We do not publish papers concerned solely with cultivated plants and agricultural ecosystems. Studies of plant communities, populations or individual species are accepted, as well as studies of the interactions between plants and animals, fungi or bacteria, providing they focus on the ecology of the plants. We aim to bring important work using any ecological approach (including molecular techniques) to a wide international audience and therefore only publish papers with strong and ecological messages that advance our understanding of ecological principles.