灌木入侵下草本植物叶面真菌病害的温度依赖性变化及其生态意义

针对全球灌木入侵草原对生态系统功能的复杂影响，研究人员通过跨越4000 km的梯度调查，揭示了温度驱动草本植物叶面真菌病害负荷变化的机制。研究发现，寒冷地区灌木通过降低草本生物量减少病原负荷，而温暖地区则可能加剧病害。该成果为气候变化下草原适应性管理提供了关键科学依据。

　　

论文解读：

草原生态系统中，灌木入侵正以每年0.3%-2%的速度改变着全球草地景观。这一现象由过度放牧、大气CO₂浓度上升和气候变化共同驱动，但由此引发的草本层病害动态变化始终是生态学研究的盲区。尤其令人困惑的是，灌木既能通过"肥沃岛效应"促进病原体繁殖，又能通过稀释效应降低病害风险，这种矛盾的生态过程如何受气候调控？理解这一机制对维持草原生产力和生物多样性至关重要。

中国的研究团队在《Nature Communications》发表的研究中，通过横跨青藏高原和内蒙古高原4000 km的80个样点调查，首次系统揭示了温度对灌木-草本-病原体互作的关键调控作用。研究采用配对采样设计，在每个样点设置灌木斑块和相邻草原斑块对照，测量了640个样方的草本群落特征、叶面病害严重度（病原负荷PL）及环境参数。运用线性混合效应模型（LMMs）、贝叶斯混合效应模型和结构方程模型（SEM）等多维分析方法，解析了气候-植被-病害的级联关系。

【温度依赖的病害格局】
研究发现温度（MAT）是调控病原负荷响应灌木入侵的核心因子。在MAT<-3°C的寒冷地区，灌木使病原负荷降低23%（LRR pathogen load<0），而在温暖地区则可能增加17%。这种分异源于温度对草本生物量的调控：寒冷区灌木通过资源竞争减少草本生物量（密度效应），而温暖区"肥沃岛效应"反而促进生物量积累，为病原体提供更多寄主资源。

【生态机制解析】
SEM模型显示温度通过双重途径影响病害：直接调节病原体适生性（β=0.154），间接通过改变草本生物量（β=0.233）实现。有趣的是，虽然物种丰富度降低普遍存在稀释效应（Z=-5.589），但灌木弱化了这种保护作用（交互作用Z=2.180），说明微气候调控可能超越多样性效应。

【未来预测与管理启示】
基于气候情景模拟发现，在RCP8.5情景下，大兴安岭周边草甸草原和内蒙古高原中部将成为病害热点区域。研究建议寒冷区可利用灌木自然抑制病害，而温暖区需人工调控灌木覆盖度以平衡生产与生态功能。

这项研究突破了传统病害生态学的单因素认知框架，首次将温度依赖性响应纳入灌木入侵的生态效应评估。其创新性在于：1）揭示气候梯度下灌木-病害关系的可塑性；2）量化生物量变化作为关键中介变量；3）为IPCC气候情景下的草原管理提供空间明确的决策依据。成果对理解全球变化下植物-病原体协同进化具有里程碑意义，相关方法体系为类似生态梯度研究建立了范式。