基于MAXENT和ZONATION的加拿大一枝黄花入侵重点监控区确定

外来入侵植物对本地生态系统及其生物多样性构成严重的威胁,要有效地控制外来植物入侵,首先应该明确植物入侵的高度风险区.以加拿大一枝黄花(Solidago canadensis)为对象,以其广泛发生的安徽、江苏、浙江和上海华东3省1市为研究区域,综合考虑了土地利用变化、人类活动干扰、土壤性质、气候和地形等影响因子,采用MAXENT模型预测其潜在分布及其对主要影响因子的响应,并结合空间优化软件ZONATION识别出需要重点布控的入侵风险区。结果表明:1)影响加拿大一枝黄花分布的主要环境因子及其百分比贡献率分别为:距主要道路距离(29.4%)、土地利用变化(16.9%)、降水的季节性变异(15.9%)、人口密度(9.5%)与最干季均温(6.2%)。2)从影响因子的响应曲线分析得出,加拿大一枝黄花的发生概率随着距主要道路距离的增大而迅速减小;在耕地转化成的城乡居民点及工矿用地、水域转化成的草地、城乡居民点及工矿用地转化成的林地、草地与城乡居民点及工矿用地相互转换频繁的区域和城乡居民点及工矿用地保持不变的区域,其发生概率明显较高;其发生概率随着降水季节性变异的增大而快速减小至0.4,之后缓慢减小;随着人口密度的增大,其发生概率起初急剧升高,人口密度超过4千人/km~2后又缓慢地小幅下降;随着最干季均温的增大,其发生概率逐渐减小,在2.4℃附近达最小,之后逐渐增大。3)加拿大一枝黄花的入侵风险区面积为130433 km~2。其中,一级风险区主要分布在太湖流域、沿杭州湾地区、浙江沿海以及内陆地势较低的耕地及居民点区域;二级风险区主要分布在一级风险区的外缘,尤其是江苏南部的长江沿岸地区。三级风险区则广泛分布在江苏的南部和东部,安徽的中东部,浙江的北部和东部。     

林分、土壤及空间因子对谷地云冷杉林叶面积指数空间异质性的影响

叶面积指数(LAI)的空间异质性对研究植物的生长状况、分布格局及其对气候变化的响应机制至关重要,然而关于不同因素对解释LAI空间变异相对贡献率的报道尚少。该研究依托小兴安岭9.12 hm~2 (380 m×240 m)谷地云冷杉林固定样地,采用LAI-2200植物冠层分析仪测定了228个小样方(20m×20m)的LAI,基于地统计学方法分析了LAI的空间异质性;测定了每个小样方的28个林分因子和10个土壤因子,利用主轴邻距法(PCNM)量化了空间因子,并采用方差分解的方法解析了林分、土壤、空间因子及其相互作用对LAI空间变异的相对贡献率。结果表明:LAI在37 m尺度内具有强烈的空间自相关,且在不同方向上LAI呈现相异的空间格局;3种因子及其相互作用共同解释了LAI空间变异的50.4%,其中空间因子的贡献率最大,单独解释了LAI空间变异的25.5%;中等树(5cm胸径≤10cm)的密度和主要树种(冷杉(Abiesnephrolepis)和云杉(Piceaspp.))的胸高断面积均与LAI显著正相关,质量含水率与LAI显著负相关。总体来看,空间自相关对小兴安岭谷地云冷杉林LAI空间异质性的决定作用明显强于林分因子和土壤因子。     

中国种子植物物种多样性的大尺度分布格局及其气候解释

物种多样性分布格局的研究对于生物多样性的保护具有重要意义.为了解中国种子植物物种多样性的空间分布格局,本研究利用大尺度的物种分布数据,结合GIS和统计分析方法,探讨了中国种子植物物种多样性的大尺度分布格局及其与气候的关系.结果表明,中国种子植物的物种丰富度和物种密度存在较大的空间变异.从南到北,物种密度呈显著递减趋势,而物种丰富度的递减趋势不够明显.面积、年平均温度、年平均降水量和无霜期对物种丰富度、物种密度分布格局均无显著影响.温度年较差、最冷月均温、年平均温度和年平均降水量的空间分异对物种丰富度的分布格局均有显著影响;温度年较差、最冷月均温和单位面积的年平均温度、年平均降水量的空间分异均显著影响物种密度的分布格局.温度年较差在一定程度上决定了物种丰富度与物种密度的总体分布格局,而年平均温度以及单位面积的年平均温度空间分异对上述格局的解释率则相对较低.在大尺度的物种多样性格局及其气候解释的相关研究中,气候因子的空间变异和季节性分异相对表示气候总体水平的年平均温度和年平均降水量而言,可能更值得关注.     

加拿大一枝黄花在安徽合肥的入侵生态因子分析

【目的】研究加拿大一枝黄花入侵区域的入侵格局,分析其入侵性与当地生态环境之间的关系。【方法】通过随机布设样地方法量化了该植物入侵区域的海拔、坡度、植物群落等22个生境因子,并进行主成分分析。【结果】(1)加拿大一枝黄花生境的22个生态因子所含的生态信息可用6个综合因子表征:土壤肥力因子、土壤理化因子、植被因子、复合因子、干扰因子和光源因子;(2)加拿大一枝黄花的发生频率与速效钾、样地中植物总株数、杂草盖度、有机质、植物种数、海拔、坡度、乔木高度、乔木大小、土壤含水率等生态因子呈正相关,但是与水源距、土壤有效磷、土壤全磷、土壤pH呈负相关。【结论】加拿大一枝黄花入侵可能与当地自然环境中的某些生态因子密切相关,生态因子可能对其入侵成功产生抑制或促进作用。本研究有助于明确加拿大一枝黄花入侵的生态因子,为该入侵植物的有效防治提供一定的理论依据。     

黑河中游荒漠灌丛斑块地面甲虫群落分布与微生境的关系

关于西北干旱区荒漠灌丛草地地面甲虫群落分布与微生境关系的系统研究尚鲜有报道。采用多元回归分析和RDA群落排序分析等方法,定量研究了甲虫群落分布与微生境因子的关系及其季节变异特征。多元回归分析表明,甲虫群落数量分布与土壤粗砂、中细砂和粘粉粒含量存在显著关系,3个因子解释了21%的甲虫群落变异。多元回归分析还表明,甲虫群落数量分布与春季地面/地下日平均温度和土壤含水量有显著关系(3个因子解释了32%的甲虫群落变异),而与夏季和秋季地面/地下日平均温度和土壤含水量无显著关系。RDA群落排序分析表明,土壤粗砂含量、中细砂含量、地面温度和地下温度对春季甲虫种群分布有显著的影响,解释了34.3%的甲虫种群变异;土壤粗砂和中细砂含量对夏季甲虫种群分布有显著影响,解释了18.8%的甲虫种群变异;土壤粗砂含量、地下日均温和土壤含水量对秋季甲虫种群分布有一定的影响,解释了17.1%的甲虫种群变异。Pearson相关分析表明不同甲虫种群对微生境因子的响应模式不同。主要结论是:微生境的非生物环境因子是决定荒漠甲虫群落空间分布格局的重要因子之一,但是环境因子的影响作用存在明显的季节变异,并且因种类不同而异。     

林分、土壤及空间因子对谷地云冷杉林叶面积指数空间异质性的影响

叶面积指数(LAI)的空间异质性对研究植物的生长状况、分布格局及其对气候变化的响应机制至关重要, 然而关于不同因素对解释LAI空间变异相对贡献率的报道尚少。该研究依托小兴安岭9.12 hm ² (380 m × 240 m)谷地云冷杉林固定样地, 采用LAI-2200植物冠层分析仪测定了228个小样方(20 m × 20 m)的LAI, 基于地统计学方法分析了LAI的空间异质性; 测定了每个小样方的28个林分因子和10个土壤因子, 利用主轴邻距法(PCNM)量化了空间因子, 并采用方差分解的方法解析了林分、土壤、空间因子及其相互作用对LAI空间变异的相对贡献率。结果表明: LAI在37 m尺度内具有强烈的空间自相关, 且在不同方向上LAI呈现相异的空间格局; 3种因子及其相互作用共同解释了LAI空间变异的50.4%, 其中空间因子的贡献率最大, 单独解释了LAI空间变异的25.5%; 中等树(5 cm <胸径≤ 10 cm)的密度和主要树种(冷杉(Abies nephrolepis)和云杉(Picea spp.))的胸高断面积均与LAI显著正相关, 质量含水率与LAI显著负相关。总体来看, 空间自相关对小兴安岭谷地云冷杉林LAI空间异质性的决定作用明显强于林分因子和土壤因子。     

加拿大一枝黄花对庐山自然保护区林地植物多样性及其季节动态的影响

为揭示加拿大一枝黄花(Solidago canadensis)在庐山自然保护区的扩散过程及其对林地的可能影响及规律,调查了庐山自然保护区周边加拿大一枝黄花的分布现状,并在庐山自然保护区加拿大一枝黄花入侵群落设置了长期监测样地,对7个1 m×1 m的样方进行了植物多样性季节变化的定点研究.结果发现,加拿大一枝黄花已在庐山自然保护区周边大量发生,尤其是在城镇周边和高速公路两侧.庐山自然保护区森林覆盖率较高,光弱、多雾天气不利于加拿大一枝黄花的生长与繁殖,因此,加拿大一枝黄花在样地内的扩散较慢.但是,加拿大一枝黄花在所处的植物群落草本层一直长期存在,并导致样地内部分本土草本植物多度下降,尤其在每年10月期间群落植物多样性下降到最低.研究结果表明,加拿大一枝黄花也有可能在郁闭度较好的林地实现种群更新,对自然保护区的潜在影响不容忽视.     

基于不同空间尺度的林火面积分布格局——以江西省为例

单一空间尺度的研究难以揭示林火分布特征。本文采用变异系数、空间自相关统计和尺度方差分析等方法,研究2003—2015年江西省林火面积在地市、县区、乡镇3个尺度上分布的变异性、关联性及尺度效应。结果表明:各年份林火面积变化存在明显差异,总体呈先上升后下降的趋势,其中,2008年林火面积值最大,空间变异性最小,呈明显的空间聚集特征;不同空间尺度上林火面积的分布格局存在差异,随着研究尺度的减小,林火面积空间自相关程度增强,对总空间分布格局的贡献份额增大;各尺度林火发生热点区主要分布在赣中南地区,这与当地自然和人类活动因素存在密切联系。理解不同尺度上林火面积分布特征,可为合理分配区域森林防火资源提供科学依据。     

关帝山云杉天然更新与土壤有效氮素异质性的空间关联性

在山西关帝山华北次生林分布区选择云杉针叶林和云杉、杨、桦混交林为研究样地,应用地统计学理论和格局分析方法,分析了该地区云杉天然更新的空间格局及结构特征;运用地统计分析中的变异函数分析方法定量分析了样地土壤氮素的空间异质性特征.采用GIS叠加分析和统计分析方法,定量评价云杉更新苗分布格局和土壤有效氮素空间异质性之间的空间关联程度,以了解森林土壤氮营养生境的异质性对云杉幼苗更新的影响.结果表明：1）在云杉针叶林中,云杉更新苗分布呈空间斑块状格局,且表现出自相关空间变异特征;在云杉、杨、桦混交林中,云杉更新苗空间分布格局呈集聚分布特征,但表现为随机性的空间变异.2）云杉针叶林土壤氮素含量相对低,有效氮含量空间异质性特征明显,空间结构性变异所占比例较大;混交林土壤氮素含量相对高,有效氮呈随机性变异特征.3）在土壤氮素含量相对低的云杉针叶林中,云杉更新苗分布格局与土壤有效氮异质性之间存在较明显的空间关联性,在土壤NH₄⁺-N含量相对高的斑块中,云杉更新苗发生数量多.在土壤氮素含量相对高的混交林,云杉更新苗空间分布与土壤有效氮异质性之间的空间关联性不明显.     

岷江上游干旱河谷植物群落分布的环境与空间因素分析

为了探讨土壤环境因子对植物群落物种数量、结构格局的影响 ,通过对岷江上游干旱河谷灌丛植被的大量群落学调查 ,采用了群落中 9个土壤特征指标 ,利用去势典范对应分析 (DCCA)排序方法 ,分析了不同群落类型中不同层次的物种数量结构的空间格局 ;定量分离了土壤、空间及其交互作用等因素对不同层次群落格局总体变异的影响。结果表明 :以水分为主导的多种环境因子耦合梯度决定着植物群落结构格局。环境因子对群落的影响程度在不同层次有差异 ,在灌木层中 ,单纯环境因子对植被格局的解释占 2 8.0 2 % ,环境 -空间耦合因子占 8.90 % ,空间因子独立占 10 .69% ,其他因子占 52 .3 9% ;而在草本层中 ,单纯环境因子对植被格局的解释占 2 0 .64% ,而环境 -空间耦合因子仅占 0 .83 % ,空间因子独立占 5.10 % ,其他因子占 73 .43 % ,草本的可解释性远远低于灌木。但无论是灌木层还是草本层 ,在诸多因子中 ,土壤水分始终在影响群落物种数量结构的空间格局分布中起着主导作用     

Enhanced allelopathy and competitive ability of invasive plant Solidago canadensis in its introduced range

Aims Why invasive plants are more competitive in their introduced range than native range is still an unanswered question in plant invasion ecology. Here, we used the model invasive plant Solidago canadensis to test a hypothesis that enhanced production of allelopathic compounds results in greater competitive ability of invasive plants in the invaded range rather than in the native range. We also examined the degree to which the allelopathy contributes increased competitive ability of S. canadensis in the invaded range.Methods We compared allelochemical production by S. canadensis growing in its native area (the USA) and invaded area (China) and also by populations that were collected from the two countries and grown together in a 'common garden' greenhouse experiment. We also tested the allelopathic effects of S. canadensis collected from either the USA or China on the germination of Kummerowia striata (a native plant in China). Finally, we conducted a common garden, greenhouse experiment in which K. striata was grown in monoculture or with S. canadensis from the USA or China to test the effects of allelopathy on plant–plant competition with suitable controls such as adding activated carbon to the soil to absorb the allelochemicals and thereby eliminating any corresponding allopathic effects.Important findings Allelochemical contents (total phenolics, total flavones and total saponins) and allelopathic effects were greater in S. canadensis sampled from China than those from the USA as demonstrated in a field survey and a common garden experiment. Inhibition of K. striata germination using S. canadensis extracts or previously grown in soil was greater using samples from China than from the USA. The competitive ability of S. canadensis against K. striata was also greater for plants originating from China than those from the USA. Allelopathy could explain about 46% of the difference. These findings demonstrated that S. canadensis has evolved to be more allelopathic and competitive in the introduced range and that allelopathy significantly contributes to increased competitiveness for this invasive species.     

入侵植物加拿大一枝黄花对环境的生理适应性研究

 外来杂草已对我国的作物、果园、草坪、自然环境和生物多样性产生了严重危害。因此,对新传入的外来杂草开展生理生态学研究,对于预测它们在我国分布的潜在范围和生境特点有实践意义,了解新外来杂草对逆境条件的生理适应方面的知识,对它们的综合管理也是有益的。加拿大一枝黄花 (Solidago canadensis) 原产于北美,20世纪70年代作为花卉植物引入我国,现在是我国东南地区的一种常见外来杂草。本项工作测定了不同酸碱度、不同NaCl含量、不同质地的土壤、不同温度处理对加拿大一枝黄花植物体内游离脯氨酸、丙二醛、可溶性糖含量、过氧化物酶活性和过氧化物酶同工酶谱等生理指标的影响。结果表明：1）加拿大一枝黄花适生于偏酸、低NaCl浓度的土壤中;2）砂壤土、壤土比粘土更适于加拿大一枝黄花的生长;3）38 ℃的高温比5 ℃的低温对加拿大一枝黄花具有更大的损伤作用;4）加拿大一枝黄花地下根具有很强的无性繁殖能力。     

外来入侵植物加拿大一枝黄花居群间遗传差异分析

采用三种不同的方法提取外来入侵植物加拿大一枝黄花总DNA,并应用RAPD技术分析了浙沪地区4个加拿大一枝黄花居群间的遗传分化。结果表明:(1)2×CTAB法提取的DNA具有较好的完整性,能较好地去除蛋白质、酚类和多糖杂质,是比较适合加拿大一枝黄花总DNA提取的方法;(2)加拿大一枝黄花的遗传多态性非常高, 13个引物在4个居群中共检测到102条扩增片段,多态带84条,多态率达到82.35%;特有带41条,占40.20%。居群之间的多态性分别是上海嘉定(73.13%) > 嘉兴乍浦(68.97%) > 杭州(68.42%) > 金华(57.14%);(3)13个引物检测的平均纯合度(J)为0.38,平均杂合度(H)为0.62;(4)Ne i基因相似系数、聚类分析和主成分分析表明,加拿大一枝黄花不同居群间的遗传差异程度较大,居群间的遗传分化与地理位置存在对应关系;(5)加拿大一枝黄花的入侵居群的适应性进化与杂草特性紧密相关。     

基于GARP 的加拿大一枝黄花在中国的分布区预测

加拿大一枝黄花( Solidago canadensis) 原产北美, 是在中国大陆危害最严重的入侵植物之一。本研究基于大量已有分布点数据, 使用生态位模型(GARP) 对其在中国的潜在扩散区域进行了预测, 结果表明: 极端低温、年均温对加拿大一枝黄花的分布限制较小, 而坡度、坡向、年降雨量、雨日频率、汇流累积量、水流方向、极端高温和霜日频率对其分布影响显著。加拿大一枝黄花的潜在入侵区远大于目前的实际分布区, 因此仍会继续在中国扩散; 中国中南部和东北部是加拿大一枝黄花最易形成入侵的地区, 应采取措施防止其入侵。     

加拿大一枝黄花入侵对本土植物群落动态的影响及其机制

了解外来植物入侵对本土植物群落种群动态的影响对于植物入侵的防控极为重要。该文以加拿大一枝黄花(Solidago canadensis)入侵不同阶段的植物群落为研究对象, 对本土植物物种多样性以及常见优势种群的生态位变化进行了定量分析。结果表明: 加拿大一枝黄花氮素积累能力高于其他本土优势种群。随着加拿大一枝黄花入侵的深入, 本土植物群落的物种多样性呈现显著下降趋势; 氮素积累能力高的本土优势种群生态位宽度呈现明显的上升趋势, 而氮素积累能力低的本土优势种群生态位宽度则呈现明显下降的趋势; 本土优势种群的生态位重叠平均值呈现逐步下降的趋势。加拿大一枝黄花的入侵, 显著提高了土壤硝态氮含量, 而土壤铵态氮、有效磷、全磷和全氮含量显著降低。对氮素的积累能力决定了加拿大一枝黄花入侵后, 本土植物种群的动态变化格局。     

Substrate availability regulates the suppressive effects of Canada goldenrod invasion on soil respiration

基质有效性调节加拿大一枝黄花入侵对土壤呼吸的抑制作用 外来植物入侵不仅会降低河边近岸湿地生态系统植被多样性,而且会改变湿地生态系统的地下碳过程。外来入侵植物加拿大一枝黄花(Solidago canadensis L.)已广泛入侵我国东南部地区,但加拿大一枝黄花入侵对入侵地生态系统地下土壤碳循环过程的影响却知之甚少。本研究通过野外原位观测实验和温室模拟入侵实验,探究外来植物加拿大一枝黄花入侵对入侵地土壤呼吸的影响规律及其驱动因素。野 外原位观测实验开展于2018年7月21日至12月15日,期间每周测定样地土壤呼吸。温室模拟入侵实验开展于2019年7月15日至12月15日,期间每月1日与15日上午测定土壤呼吸、自养呼吸和异养呼吸。土壤呼吸、自养呼吸和异养呼吸通过静态箱结合深埋根系隔离法测定。野外原位观测实验和温室模拟入侵实验结果均显示,加拿大一枝黄花的入侵降低了土壤二氧化碳的排放通量。加拿大一枝黄花入侵对土壤呼吸的抑制作用可能归因于其入侵引起的土壤可利用底物质量与数量的变化,表明外来入侵植物加拿大一枝黄花可通过改变植物释放基质以及与本地植物和/或土壤微生物争夺土壤有效基质而影响土壤碳循环。这些研究结果对于评估外来入侵植物对入侵地地下碳动态的影响以及对全球变暖的贡献具有重要意义。     

加拿大一枝黄花入侵对杭州湾地区土壤线虫群落的影响

近年来随着地下生态学的发展,生态学家们逐渐重视生物入侵导致的地下生物多样性及其相关生态系统功能的改变.为探究加拿大一枝黄花(Solidago canadensis)入侵对土壤线虫的影响,我们在杭州湾地区选取镇海、平湖、慈溪、奉贤、海盐和杭州6个研究地点,比较外来种加拿大一枝黄花群落与土著种芦苇(Phragmites a...     

加拿大一枝黄花和一枝黄花化感作用比较研究

比较研究了入侵物种加拿大一枝黄花（Solidago canadensisL.）与本地物种一枝黄花（S.decurrens Lour.）开花期水浸提溶液对6种受试植物的种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明：两种一枝黄花的水浸提溶液对受试植物均有化感作用,但是加拿大一枝黄花地下部分的化感作用比其地上部分强,而本地一枝黄花则相反。两种植物相比较,加拿大一枝黄花地下部分的化感作用比一枝黄花强,而地上部分则相反。本研究表明,加拿大一枝黄花地下部分具有较强的化感作用,通过化感作用对本地植物产生较强的抑制作用,从而形成单一优势群落。化感作用是其成功入侵的重要机制之一。豆科植物对加拿大一枝黄花的化感作用不敏感,因此它们可以作为生物替代控制中优先选择的物种。     

外来入侵植物加拿大一枝黄花繁殖生物学研究

加拿大一枝黄花(S olid ag o canad ensis)原产北美,自然条件下既能结实,同时又能以地下茎出芽的方式克隆繁殖,是目前我国东部地区危害严重的外来入侵杂草之一,对我国部分省市的农业生产和生态环境构成了严重威胁。连续3a定点观测其种群扩张规律,从生境因子、种子性状及萌发特性、残体无性克隆生长,地下部分形态特征和各器官热值能量的季节动态变化等方面对加拿大一枝黄花的繁殖生物学作了研究,同时比较了加拿大一枝黄花和其他4种菊科外来杂草的地下部分形态特征。研究结果表明:(1)自然条件下,加拿大一枝黄花种子在3~10月期间均可萌发,4~5月份气候适宜,雨水充沛,是种子萌发的高峰期。夏季的6~8月份是其营养生长和克隆增殖的旺盛期,9月份开始献蕾,花果期为10月至翌年1月份。加拿大一枝黄花的结实量高达20000粒/株,种子(瘦果)千粒重为0.045~0.050g,含水量在60%~80%之间;(2)加拿大一枝黄花自然条件下种子萌发率约为30%,在不同pH值、盐浓度和湿度环境条件下种子萌发的耐受性较强。不同环境胁迫下的种子萌发率和沪浙地区加拿大一枝黄花土壤生境因子的调查结果均表明,该种比较适应干燥、透气性良好的酸性低盐砂壤土,对Zn、Cu、Pb等重金属耐性较高;(3)加拿大一枝黄花地下茎和植株基部节处能萌生克隆分株。在机械除草等人为干扰条件下加拿大一枝黄花采用应激繁殖对策,容易产生更多的克隆分株。植株残体的无性繁殖能力为地下部分>基部茎>茎秆,20cm基部茎>30cm基部茎>45cm基部茎,从小到大的机械破坏程度使地下部分残体出芽数依次减少,但累计出芽数反而增加;(4)与其他菊科外来杂草相比,加拿大一枝黄花地下部分的长度、表面积、体积等指标最大,说明其在地下部分形态上具有广泛逸生的结构基础;(5)加拿大一枝黄花地上部分生长速率以及多数地下部分形态指标在9月份达到最大值。8月份过于高温干旱的气候使茎、叶中的部分能量转向地下部分,增加须根以吸收更多的水分。加拿大一枝黄花生长周期内地下部分形态指标和各器官热值能量的动态变化与其兼备有性繁殖和克隆生长的繁殖对策相适应。