在植物学和生态学中，禾状草（graminoids）一般指具有类似于禾本科形态的草本植，包括禾本科，莎草科，灯芯草科植物。非禾状草（forbs）一般指所有草本的被子植物中不属于禾状草的植物（在本文中也不包括豆科植物）。禾状草和非禾状草是草地生态系统中主要的植物功能群。虽然非禾状草贡献了大部分的物种多样性，但禾状草通常具有更高的优势度 (Bråthen et al. 2021;  Seabloom et al. 2013)。两个功能群具有不同的根系、叶片和繁殖性状，反映了它们具有不同的生长、防御和繁殖策略(Díaz et al. 2016)。这些不同的性状可能会导致这两个植物功能群与土壤生物之间的相互作用的差异，例如植物-土壤生物反馈（biotic plant–soil feedback，后续简称反馈）(Wilschut et al. 2023)。反馈过程是指，植物在生长时中通过根系分泌物、凋落物等途径影响土壤生物群落，而这些土壤生物群落的变化也反过来影响植物生长(Bennett & Klironomos 2019)。尽管之前的研究表明，不同植物功能群的反馈存在差异，但对于反馈与植物功能性状之间的关联，以及反馈如何驱动植物功能群在群落中的相对优势仍不清楚。

我院郭辉教授课题组在探究“植物-土壤反馈过程如何驱动植物群落组成”方面取得最新进展。研究成果“Why are graminoid species more dominant? Trait-mediated plant–soil feedbacks shape community composition”最近在Ecology上在线发表，并被选为当期的封面文章。

图1 生态学杂志第105卷第六期封面。封面照片拍摄于甘南草原生态系统国家野外科学观测研究站的野外样地，其中 0.25 平方米的样方可能有超过 35 种植物。非禾状草物种占大多数，但禾状草植物具有更高的优势度。

该研究发现，禾状草在植物-土壤反馈中获益，而非禾状草受反馈的抑制作用更强。特别是具有细根、小种子的非禾状草受到更强的负反馈。相反，根比较细、叶片比较薄的禾状草本受到更强的正反馈。作者发现，这些植物性状和反馈之间的关联主要是由土壤生物介导的。最后，作者将反馈实验结果作为模型参数，来模拟反馈的差异如何驱动高寒草甸植物的功能群组成(Dudenhöffer et al. 2022, Wilensky 1999)。结果表明，禾状草在反馈中的获益可能有助于它们在高寒草甸中占有更高的优势度。这项研究有助于理解植物功能性状如何影响土壤与植物之间的相互作用，也强调了在利用植物性状解释植物-土壤反馈时考虑植物功能群的重要性。

博士研究生黄凯灵为论文第一作者，郭辉教授为论文通讯作者。康斯坦茨大学、台州学院Mark van Kleunen教授，阿姆斯特丹大学博士后Jonathan R. De Long，南京农业大学王鹏副研究员，兰州大学杜国桢教授，以及课题组成员颜学宾，王小艺，王春隆，张奕玮，张圆圆，为共同作者。该研究得到了国家自然科学基金（32271607；31971435），国家留学基金委（202106850064），以及甘南草原生态系统国家野外科学观测研究站等机构的支持。

参考文献：

Bråthen, K.A., Pugnaire, F.I. & Bardgett, R.D. (2021). The paradox of forbs in grasslands and the legacy of the mammoth steppe. Front Ecol Environ, 19, 584–592.

Seabloom, E.W., Borer, E.T., Buckley, Y., Cleland, E.E., Davies, K., Firn, J., et al. (2013). Predicting invasion in grassland ecosystems: is exotic dominance the real embarrassment of richness? Glob Chang Biol, 19, 3677–3687.

Díaz, S., Kattge, J., Cornelissen, J.H.C., Wright, I.J., Lavorel, S., Dray, S., et al. (2016). The global spectrum of plant form and function. Nature, 529, 167–171.

Wilschut, R.A., Hume, B.C.C., Mamonova, E. & van Kleunen, M. (2023). Plant–soil feedback effects on conspecific and heterospecific successors of annual and perennial Central European grassland plants are correlated. Nature Plants 2023 9:7, 9, 1057–1066.

Bennett, J.A. & Klironomos, J. (2019). Mechanisms of plant–soil feedback: interactions among biotic and abiotic drivers. New Phytologist, 222, 91–96.

Dudenhöffer, J.-H., Luecke, N.C. & Crawford, K.M. (2022). Changes in precipitation patterns can destabilize plant species coexistence via changes in plant–soil feedback. Nat Ecol Evol.

Wilensky, U. (1999). NetLogo. Available at: https://ccl.northwestern.edu/netlogo/. Last accessed 18 May 2022.