植物入侵对全球生物多样性和生态系统功能构成显著威胁。已有大量研究关注其对地上生态系统的影响，但越来越多的证据表明，植物入侵同样显著改变土壤碳氮循环，进而影响土壤温室气体（GHG）排放。然而，现有研究对生物入侵引起的温室气体排放变化的方向和幅度存在较大分歧。尽管已有研究通过整合分析探讨了植物入侵对土壤性质和微生物群落的影响,，但对于植物入侵如何影响土壤温室气体排放的全球格局及其与入侵植物的关键功能性状（如光合途径）的关联机制，仍缺乏系统的认知。
11月20日，Communications Earth & Environment在线刊登了华东师范大学生态与环境科学学院伏玉玲教授团队题为“Invasive C4 plants cause greater soil greenhouse gas emissions than C3 plants”的研究成果。该工作基于对全球104项研究的整合分析，聚焦CO₂、CH₄和N₂O三种温室气体，系统评估了入侵植物对温室气体排放的影响及关键机制，为缓解生态破坏和气候变暖提供策略依据。
研究发现植物入侵整体上显著增加了土壤温室气体排放及其全球增温潜势（GWP）。具体而言，C4植物入侵比C3植物入侵导致更大幅度的温室气体排放。同时，模型分析表明入侵植物的光合途径（C3/C4）是驱动三种温室气体排放变化的首要因素，而土壤有机碳（SOC）是影响植物入侵所致CO2和CH4排放变化的另一个重要驱动因子。研究进一步揭示了入侵植物主要通过增加土壤有机碳、全氮含量和地上生物量来改变土壤微环境，进而促进微生物活动导致温室气体排放增加。
图1.植物入侵对土壤温室气体排放的影响及预测变量的相对重要性
图2.C3和C4植物入侵对土壤温室气体排放及全球增温潜势的影响
该研究为理解入侵植物如何通过改变地下生物地球化学过程影响气候变化提供了重要的机制性见解。研究结果强调，在未来生态系统模型预测和入侵管理策略中，需要区分C3和C4植物的不同效应，并优先关注草本植物（尤其是C4植物）入侵带来的温室气体风险，从而为制定更有效的生态系统保护与气候变化减缓策略提供科学依据。
华东师范大学生态与环境科学学院2022级博士研究生顾志壮为论文第一作者，华东师范大学伏玉玲教授为通讯作者。华东师范大学/东北林业大学周旭辉教授、上海植物园周灵燕研究员、瑞士伯尔尼大学Madhav P. Thakur教授等人为论文共同作者。本研究得到国家自然科学基金项目的资助。
论文链接：https://doi.org/10.1038/s43247-025-02844-7。
