由于人类活动干扰的不断加剧,越来越多的草地生态系统呈现出明显的退化趋势。当草地放牧利用强度超过其承载力时,优良牧草迅速减少,优势植物被一些不能被放牧家畜食用的有毒植物所取代,草地生态系统也随之逐渐转变成以有毒植物为优势种的退化草地。有毒植物种群的扩增及优良牧草种群的缩小成为了草地退化的重要标志之一。有毒植物由于其植物体组织内含有或能够分泌引起人类或其它生物中毒的化学成分而被人为定义为“有毒植物”。以往人们更多关注的是“退化草地有毒植物如何防治?”、“如何利用这些能够产生次生代谢物质的植物其药用成分?”等等问题。长期以来,人们由于有毒植物体内“有毒”化学物质对草食动物的致毒作用,而一直将其看作是草原上的毒害草。很少有研究从生物多样性维持及退化草地恢复的角度,探讨有毒植物在退化草地生态系统恢复过程中所发挥的作用及功能。因此,本研究以探讨有毒植物对邻近植物及土壤环境的影响作为切入点,采用野外原位群落调查实验探究在退化草地恢复过程中不同密度瑞香狼毒对植物群落多样性及土壤理化性质的作用。在施氮和狼毒根系水提液交互处理的盆栽控制实验中,利用15N稳定同位素标记技术,追踪氮素添加背景下瑞香狼毒根系水提液对禾本科优势牧草——羊草氮素吸收及生长过程的影响。试图回答以下3个科学问题:(1)瑞香狼毒存在与否及密度高低如何影响退化草地植物群落物种组成及种间关系,如何影响土壤理化性质?(2)无氮添加条件下,狼毒根系水提液对禾本科克隆植物羊草的生长及生理生态的影响作用是促进还是抑制?(3)氮素添加背景下,狼毒根系水提液对羊草的影响作用发生了怎样的变化,对土壤理化特征的影响发生了怎样的变化?主要实验结果如下:(1)随着瑞香狼毒密度增加,各功能群内优势物种与狼毒的联结性质发生改变。其中,狼毒与禾本科优势植物正负联结相当;与菊科优势植物负联结种对增多;与豆科优势植物负联结种对减少;与蔷薇科优势植物种对联结不变,但正联结种对占比高。从而导致在科水平上表现为豆科、蔷薇科的相对密度和相对生物量增加;菊科降低;禾本科无明显变化。可见,瑞香狼毒密度可以影响其自身与群落中其它植物的联结关系,改变其它科植物相对密度和相对生物量,进而改变各科植物在群落中的相对重要性。此外,随着瑞香狼毒密度增加,群落Shannon-Weiner多样性指数和Patrick丰富度指数均升高,说明瑞香狼毒能够在小尺度范围内改变植物群落物种组成、提高群落的物种多样性、促进生态系统植被恢复。(2)瑞香狼毒对周围土壤养分有效性有一定的影响作用。其中,瑞香狼毒低密度时周围土壤的全氮含量显著高于其他两组,其土壤pH也显著高于无瑞香狼毒存在的对照组。而土壤全碳、速效态的氮和磷在各组间无明显差异,土壤理化性质小尺度的变化可能是推动地上植物群落恢复的基础。(3)不施氮时,施加高、低浓度狼毒根系水提液均显著提高了羊草生物量、根茎长、分蘖数或全氮含量等指标;氮素添加背景下,高浓度狼毒根系水提液对羊草生物量、分蘖数、全氮含量仍有显著促进作用;低浓度狼毒根系水提液的促进效应仅体现在羊草分蘖数。可见,狼毒根系水提液处理对羊草克隆生长具有促进作用,且作用效果与其浓度有关。环境中氮素水平的升高一定程度抑制了低浓度狼毒根系水提液对羊草的正效应。(4)施加狼毒根系水提液显著提高了土壤速效磷含量,降低了土壤微生物量碳含量,对土壤全氮、全磷、速效氮、pH的作用效果不显著。施氮显著提高了土壤电导率、速效氮;对土壤微生物量碳、速效磷、pH无显著作用;在施加低浓度狼毒根系水提液处理下,施氮显著提高了土壤全磷、全氮的含量。(5)不施氮时,施加狼毒根系水提液均显著提高了羊草各构件对两种形态同位素氮的吸收,且主要促进15N向地上部分分配。氮素添加背景下,狼毒根系水提液处理显著降低了羊草对硝态同位素氮的吸收,对铵态同位素氮的吸收无明显作用,但总体上表现为羊草对硝态氮的吸收效率高于铵态氮。综上所述,本研究结果表明瑞香狼毒可以在不同密度条件下通过调节自身与其他物种的种间联结关系,进而提高退化草地恢复过程中植物群落的物种多样性。瑞香狼毒根系水提液对于邻近禾本科植物生理生态指标的促进作用具有浓度依赖性,全球由于氮沉降造成的不断增加的生态系统氮输入可能在一定程度上限制了这种促进效应。从草地生态系统的演化角度来看,有毒植物的出现应该是草地退化的一个阶段而不是造成草地退化的原因,有毒植物在退化草地恢复及系统稳定性维持等方面是可以发挥一些积极作用的,对于退化草地生态系统的保护和恢复也是具有重要意义的。