青藏高原高寒草地是维系区域生态安全的重要屏障，支撑着碳汇、水源涵养与畜牧业生产。然而，长期以来，过度放牧与气候变暖的双重压力导致草地严重退化。一个值得关注的新现象是：一些土生土长的植物——如菊科的舟叶橐吾（Ligularia cymbulifera）——正在像外来入侵种一样疯狂扩张，排挤牧草，形成单优群落。有牧民反映，“这地，以前全是牦牛爱吃的嫩草，现在全让这‘黄花草’给霸占了。牦牛见了都绕着走，好端端的牧场就这么毁了。”

这类“本土入侵植物（Native Invasive Plant）”不同于传统的跨界入侵者。它们没有偷渡入境，却在自己的家乡表现出极强的扩张性。已有研究表明，舟叶橐吾能通过根系分泌化感物质（如对羟基苯甲酸PHBA），直接抑制其他植物的生长。然而，以往研究多集中于地上植物竞争，对于这些化感物质如何改变土壤环境进而重塑地下微生物群落，以及这种改变是否会反过来影响牧草生长，认识十分有限。

土壤微生物是草地生态系统功能的核心驱动力。碳循环细菌调控有机质分解，氮循环细菌影响土壤肥力，菌根真菌帮助植物吸收养分，而病原菌则可能加剧植物病害。当一个入侵植物通过化感物质“改造”土壤时，这些功能群会如何响应？是局部繁荣还是整体衰退？不同地点的微生物群落是会变得更加相似（同质化），还是更加分化？这些问题直接关系到草地退化的机制与恢复策略。

该研究在云南香格里拉高寒草甸设置15个配对样本（天然草甸、入侵草甸及根际土壤），测定土壤pH、总碳（TC）、总氮（TN）、总磷（TP）及非靶向代谢组；通过16S rRNA和ITS高通量测序及FAPROTAX/FUNGuild数据库预测微生物功能群；同时以主要化感物质PHBA设置浓度梯度（0-500 mg/L）开展微宇宙实验，以白车轴草（Trifolium repens）为受试牧草，验证化感物质对微生物多样性和幼苗生长的影响。研究发现入侵导致土壤酸化（pH下降）、养分（TC、TN、TP）富集，代谢组丰度升高。在微生物α多样性层面，碳循环细菌和菌根真菌显著增加，其他功能群变化不显著。但在微生物β多样性层面，入侵样地中碳循环细菌、细菌病原菌、菌根真菌和真菌病原菌的Bray-Curtis相异度显著下降，即微生物群落发生空间同质化。盆栽实验证实PHBA单独处理即可诱发微生物功能群同质化，且同质化程度与牧草幼苗的根重、茎长呈显著负相关。综上，该研究发现本土入侵植物通过化感物质介导的土壤酸化与养分富集，导致微生物功能群出现“局部α多样性上升”与“空间β多样性下降”的耦合效应，这种微生物同质化进一步抑制了牧草生长。研究为高寒草地退化提供了“地下武器”新机制，也为生态恢复中调控土壤微生物组提供了科学依据。

该研究以Native Plant Invasion Mediates Coupled Homogenization of Soil Metabolomes and Microbial Functional Groups on the Qinghai-Tibetan Plateau为题，发表在国际植物生态学期刊Journal of Plant Ecology上。云南师范大学孙文光团队与中国科学院昆明植物研究所张亚洲副研究员共同主导该研究，孙文光讲师与张亚洲副研究员为共同通讯作者，硕士研究生刘世简与刘欣为共同第一作者，硕士研究生熊婉吟、叶垚君、殷梦蝶及孙航院士参与该研究。该研究得到第二次青藏高原综合科学考察研究、国家自然科学基金联合基金重点项目、国家重点研发计划、云南省基础研究专项、云南省“兴滇英才”青年人才项目、云南省彩云博士后计划、中国科学院昆明植物研究所人才引进项目等的支持。

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图1 研究实验设计和分析流程

图2 研究结果示意