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外来植物入侵对全球生态系统的稳定和健康已经构成巨大危害。随着全球交通和贸易发展，植物入侵进一步加重并已成为上个世纪末重要的全球环境问题。虽然生态学家已经总结了外来植物成功入侵的生态学假说，但是仍未系统阐述其入侵性和扩张能力问题。本研究选取在我国滨海湿地快速扩张的入侵植物互花米草（Spartina.alterniflora）为研究对象。采取野外调查和温室培养相结合方式，利用碳氮同位素的源解析和示踪、铅同位素(210pb)定年、磷脂脂肪酸稳定同位素探针（PLFA-SIP）及现代分子生物学等方法系统研究外来植物互花米草的入侵模式及其与土壤微生物交互作用，从而为入侵植物的防治提供了理论基础。主要研究结果包括以下几个方面: (1)考虑到沉积物中碳稳定同位素(13C)丰度与C4植物互花米草定植时间具有线性相关性，本研究通过对福建省沿海具有互花米草覆盖的7条海湾表层沉积物13C丰度的分析揭示互花米草在福建沿海的扩张模式。福建沿海由北部向南部7条海湾表层沉积物13C丰度(‰)分别为-21.2±0.8、-20.3±0.5、-20.7±1.0、-23.5±0.4、-22.4±0.5、-23.2±0.7、-22.1±0.9。其中具有互花米草引种历史的罗源湾和飞鸾湾表层沉积物13C丰度要显著高于其他海湾。互花米草入侵区表层沉积物13C丰度与沉积物的电导率（正）和沉积物的中值粒径（负）存在相关关系(p＜0.01，n=113)。通过对福建沿海洋流分析得到台湾海峡沿岸流可能是互花米草在福建沿海区域间传播的主要驱动力。相比于具有引种历史的2条海湾，牙城湾沉积物13C丰度具有由海向路不断递减的趋势。这表明表层沿岸流是互花米草区域内扩张主要驱动力。自然入侵海湾间13C丰度异质性表明互花米草入侵不仅需要驱动力更需要合适的生态位，例如滩涂适宜的地理和沉积环境。另外，入侵海湾表层沉积物中13C丰度和15N丰度具有线性相关性，这表明互花米草入侵可能影响微生物的氮循环过程并改变了其立地条件。 (2)利用滨海湿地沉积物芯中13C丰度特征结合210pb定年技术重建互花米草入侵历史。结果表明:相比于光滩对照区，牙城湾和飞鸾湾互花米草入侵区沉积物芯的沉积速率、13C丰度和土壤的基本理化性质分别在1994年和1992年发生显著改变。由此推断1994年和1992年可能分别是牙城湾和飞鸾湾采样区互花米草的定植时间。另外，沉积速率与13C丰度的线性相关性进一步证明利用13C丰度和210pb定年技术对C4植物入侵历史重建的可行性。 (3)利用碳氮稳定同位素双标记与磷脂脂肪酸同位素探针技术探究入侵植物互花米草在其生命周期内不同类型的植物源有机物输入对土壤微生物生物量、群落结构和功能的影响。根际沉积可以轻微改变微生物生物量、群落结构和功能，但两种凋落物输入对土壤微生物生物量、群落结构和功能具有短暂（大约4周）且强烈的作用。植物源有机物的化学性质是造成微生物生物量、群落结构和功能差异响应的主要因素。凋落物和根际沉积对微生物生物量、群落结构和功能具有短暂影响，而影响范围和强度取决于植物源有机物的化学性质。然而，微生物生物量、群落结构和功能在经历植物源有机物输入的影响后会恢复到原有水平。 (4)利用现代分子生物学的技术研究入侵植物互花米草在氮贫瘠环境中如何调控土壤氮循环过程（氮的矿化、硝化和反硝化过程）。结果表明:互花米草在其生命周期内显著刺激了土壤有机氮矿化过程，同时抑制了土壤氮损失过程（硝化和反硝化作用）。土壤可利用氮源的降低和可利用碳源的增加是加速土壤有机氮矿化的主要因素。植物生长期内对土壤氮素吸收和利用同样会抑制土壤硝化和反硝化微生物的生长;而植物凋亡期内，高可溶性碳含量凋落物输入会使得参与土壤硝化和反硝化作用微生物在与腐生微生物的竞争中处于劣势，从而限制其生长。 (5)利用三年连续实验探索入侵植物互花米草和土著植物芦苇在其定植过程中对土壤微生物的中长期作用效果。结果显示:互花米草在其定植第一年内显著改变了土壤立地条件、微生物生物量和微生物功能。但后续两年内土壤微生物生物量和功能显著降低。另外，互花米草在其三年定植过程中不断改变土壤微生物群落结构和减少土壤丛枝菌根真菌数量(AMF)。相比而言，土著植物芦苇对土壤微生物生物量、群落结构和功能影响较不明显。以上结果表明入侵植物互花米草在其定植过程可以通过其植物源有机物输入提高土壤的养分水平从而增加其存活率。本研究也表明互花米草一旦定植成功就会通过降低土壤营养状态和减少土壤中AMF含量从而增加其与土著植物的竞争性。 本研究通过对入侵植物互花米草区域内和区域间扩张模式的研究和入侵历史的重建揭示了入侵植物扩张能力问题。入侵地合适的生态位和外来驱动力是决定外来植物入侵性的关键因素。同时以植物生命周期的观点，研究了入侵植物定植对土壤微生物影响的短期和中长期效应，从而揭示了外来植物-微生物协同作用是决定入侵植物入侵性的关键因素。全文通过对外来植物入侵模式以及其与土壤微生物的作用展开研究，系统阐述了入侵植物在其迁移、定植、繁殖和扩张过程中扩张能力和入侵性问题。