喜旱莲子草沿河岸带不同生境的盖度变化及形态可塑性

喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)原产南美洲,是中国国家环保总局公布的9种危害最大的外来入侵植物之一。该文比较了分布于河岸带4种小生境中,喜旱莲子草和它的同属土著植物莲子草(Alternanthera sessilis)的盖度和生长特征变化,以了解影响喜旱莲子草入侵的生境和生长特征。按照距水体的距离远近,这些小生境依次为:废弃农田、沼泽、河边沙石滩及河间卵石滩。 结果表明,这4种生境在基质性质、土壤养分和生产力方面存在显著的差异。在生产力较高的生境中(如废弃地和沼泽),喜旱莲子草是优势种,但在生产力较低的生境中(即河边砾石滩及河间卵石滩)土著种莲子草的相对盖度大于喜旱莲子草。随着生境土壤养分的增加,喜旱莲子草表现出明显的形态可塑性。喜旱莲子草与觅光相关的几个形态指标,如茎的长度、节间长度和节的数目以及单叶面积都显著增加;同时,那些着生叶片的分枝也从匍匐状转变成直立生长。在生产力较高的生境中,喜旱莲子草的植冠高度和茎干密度成正相关,表明喜旱莲子草对极度密集的种群环境有很强的适应能力。这些结果说明,较高的形态可塑性和优先占据具有较高土壤养分的小生境是喜旱莲子草沿河岸带入侵的基本特征,可能也是促成其入侵的重要的内部(植物自身)和外部(生境)条件。     

光照和氮素对喜旱莲子草形态特征和生物量分配的影响

研究了两个光照梯度和3个土壤氮素水平交互作用对喜旱莲子草(Alternan thera philoxeroides(Mart.)Griseb.)形态特征和生物量分配的影响。结果表明,全光照促进喜旱莲子草总生物量的积累,但在遮荫条件下,喜旱莲子草可以通过增加株高、光合叶面积和改变生物量分配来适应弱光生境。土壤中氮素含量对喜旱莲子草生长有明显影响,总生物量、株高、叶面积、茎生物量比和叶生物量比等随土壤氮素水平增加而增加。光照和氮素的交互作用对总生物量、根生物量比、茎生物量比和叶生物量比也有显著影响。随着氮素水平的增高,遮荫和高光照处理下喜旱莲子草的叶面积、总生物量和叶生物量比之间的差异减小,而株高和根生物量比之间的差异增大。此外,光照强度对茎生物量比的影响具有明显的氮素浓度依赖性,低氮条件下,茎生物量比在高光照处理下显著高于遮荫处理,而在中氮条件下,遮荫处理却显著高于高光照处理,且在高氮处理下其差异进一步加大。这些结果表明喜旱莲子草在高氮素环境下能够通过形态可塑性和生物量分配模式的改变来适应弱光环境所带来的不利影响。研究结果不但可为研究喜旱莲子草对异质生境的入侵机制提供资料,也可为进一步研究喜旱莲子草的入侵和扩散与农业等生态系统中土壤氮素残留的关系提供参考。       

喜旱莲子草对遮荫的可塑性反应:入侵地与原产地种群的比较

表型可塑性可能在外来植物的成功入侵和随后的扩散中起到至关重要的作用。一些研究者推测喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)入侵地种群可能比原产地种群对光强具有更强的可塑性反应。为了验证该假说,我们在正常光照和遮荫(30%正常光照)条件下研究了喜旱莲子草原产地(阿根廷)和入侵地(美国)种群在形态特征和生物量分配上是否存在显著差异。结果表明:(1)喜旱莲子草对光照强度具有很强的可塑性。在遮荫处理下,其根冠比和分枝生物量比显著降低,而比茎长和比叶面积显著增加;(2)原产地和入侵地喜旱莲子草的总生物量和比叶面积对遮荫的可塑性没有显著差异。入侵地种群的根冠比、分枝强度和比茎长的可塑性显著小于原产地种群;(3)无论在正常或低光照条件下,入侵地种群的根冠比(–20.8%)、分枝强度(–54.6%)、比茎长(–18.5%)和比叶面积(–8.6%)均显著低于原产地种群。这些结果表明,喜旱莲子草对光照强度具有很强的可塑性,这可能是该物种可以分布于从河岸带草丛到疏林灌丛等各种生境的主要原因;从原产地到入侵地,喜旱莲子草与耐阴性有关的性状对光照的可塑性显著降低,可能是该物种在入侵地能够形成单优势种群的主要原因。     

水淹胁迫诱导喜旱莲子草茎发生类环割效应

在水淹环境中,喜旱莲子草水面上未受淹的茎段常表现出增粗膨大的现象。遭受水淹的植物被淹没的组织和器官会面临氧气缺乏和能量供应不足的问题。植物体内碳水化合物的运输需要消耗能量,当因水淹而使植株被部分淹没（即地下部分全部和地上部分的一部分被淹没）时,由于水淹缺氧导致能量供应不足,碳水化合物在植物被淹组织内的运输可能受限从而在水面上的未淹茎段中积累并对未淹茎段的径向形态产生影响。为探究水淹环境中喜旱莲子草未受淹茎段增粗膨大是否与碳水化合物积累有关,对茎被水淹和茎不受水淹的喜旱莲子草进行对比研究,结果发现：（1）水淹的喜旱莲子草位于水面上的未淹茎段节间平均直径显著大于水面下受淹茎段节间平均直径,未淹茎段与受淹茎段相比发生显著的膨大现象;未水淹的喜旱莲子草其茎的上部茎段节间平均直径与下部茎段节间平均直径相比并无显著差异,上部茎段也无明显膨大现象。（2）水淹的喜旱莲子草位于水面上的未淹茎段碳水化合物含量显著高于未水淹的喜旱莲子草对应茎段的碳水化合物含量。本研究表明,水淹胁迫下喜旱莲子草位于水面上的未受淹茎段中碳水化合物发生积累,导致植株位于水面上的未受淹茎段发生与物理环割后类似的茎膨大现象。     

外源钙离子与南方菟丝子寄生对喜旱莲子草茎形态结构的影响

外源钙离子对植物响应外界环境胁迫具有重要作用.寄生植物对入侵植物具有显著的抑制作用.以入侵植物喜旱莲子草为研究对象,采用完全随机区组的实验设计分析不同钙离子浓度与南方菟丝子寄生对喜旱莲子草茎形态结构的影响,探讨外源钙离子在寄主植物响应寄生植物胁迫中的作用.研究结果表明南方菟丝子寄生可以显著改变喜旱莲子草茎的形态结构,如显著降低喜旱莲子草茎的总长、分枝数、分节数、茎直径和髓腔直径,显著增加茎的厚角厚度与皮层厚度.外源钙离子对喜旱莲子草茎总长、分枝数、分节数、茎直径、髓腔直径和维管束直径没有显著影响,但可增加喜旱莲子草茎的维管束数目,降低茎的节间长、厚角厚度与皮层厚度.外源钙离子与南方菟丝子寄生相互作用可以显著增加喜旱莲子草茎的厚角厚度与皮层厚度,表明南方菟丝子寄生与高浓度的钙离子对喜旱莲子草茎的厚角厚度和皮层厚度具有显著的拮抗的交互作用.这种交互作用可以提高寄主植物的防御能力,减少寄生植物对寄主植物的损伤.     

不同水陆生境下入侵种喜旱莲子草与土著种莲子草表型变异和细胞渗透势调节能力的比较研究

喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides(Mart.)Griseb.)能成功入侵不同水陆生境,而其同属近缘种莲子草(A.sessilis(Linn.)DC.)适于生长在潮湿的陆地环境中。为揭示两物种生态幅差异的机理及与其入侵潜力的关系,我们在模拟不同水陆生境的同质园环境下,比较了喜旱莲子草和莲子草的形态特征、细胞渗透势变异状况和细胞内溶质物质合成相关基因(蛋氨酸合成酶基因)的表达水平。结果表明:喜旱莲子草对环境变异更敏感,表型变异幅度更大,具有更有效的渗透势调节能力;蛋氨酸合成酶基因在喜旱莲子草进入水生环境的早期阶段表现出短暂上调的特殊表达趋势。这说明有效的细胞渗透势调节机制与喜旱莲子草对不同水陆生境的广泛适应性和较强的表型可塑性能力可能有关,从而帮助其在不同生境中成功入侵。     

喜旱莲子草入侵群落土壤对植物生长的影响

分别以受喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)入侵和未受喜旱莲子草入侵的当地植物群落土壤为生长基质,比较不同基质上入侵植物喜旱莲子草和同属的土著植物莲子草(A.sessilis)的生长指标,探讨喜旱莲子草入侵群落土壤对喜旱莲子草及莲子草生长的影响机制。结果表明,喜旱莲子草入侵群落土壤抑制了莲子草的生长,显著降低了根生物量、茎生物量和总生物;改变了形态特征,显著降低了分枝数量、茎长度、根长、根体积;减少了对根的生物量分配,显著抑制了根质量比与根冠比。喜旱莲子草入侵群落土壤对入侵植物喜旱莲子草的生物量、分枝数量、茎长度、根长、根体积没有显著的抑制作用,而显著增加了其叶片数量和叶质量比。这种效应将有利于喜旱莲子草在入侵地形成单优群落,表明土壤在喜旱莲子草成功入侵中起了重要作用。     

完全水淹环境中光照和溶氧对喜旱莲子草表型可塑性的影响

光照和溶氧是水环境和陆地环境间差异显著的两个环境因子,对水淹植物的生长和存活具有重要的意义。以三峡库区常见外来入侵植物喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)为研究对象,考察了水体中的光照(L)和溶氧(DO)对完全水淹环境中喜旱莲子草的形态特征和生物量分配等表型可塑性的影响。实验设置水淹和非水淹对照两组处理,对水淹组的光照和溶氧两个环境因子再分别设置有(+)、无(-)以及高(+)、低(-)两种水平,共计4个处理。实验结果表明:(1)水淹可促进喜旱莲子草主茎和叶片发生可塑性反应,引发伸长生长。水淹后,其细长的主茎以及长而薄的直立叶更有利于植株早日出露水面。(2)完全水淹条件下,喜旱莲子草主茎和叶片的表型可塑性受光照和溶氧的复合影响,其中主茎的伸长生长主要受溶氧的影响,而叶片的形态变化则主要受光照影响。高溶氧处理下喜旱莲子草的主茎伸长生长显著(P0.05)。在相同光照条件下,高溶氧处理下喜旱莲子草的主茎长、节间数、节间长以及主茎长/主茎直径均明显高于低溶氧处理。不论有光还是无光,高溶氧处理下喜旱莲子草主茎长以及节间数的平均增长率均处于最高水平,分别为61.8%、34.2%。喜旱莲子草叶片的形态变化在有光处理下表现得尤为显著,其平均叶片长宽比、比叶面积以及叶倾角分别较水淹前增加了39.65%、28.3%、45.9°。(3)光照和溶氧对于喜旱莲子草不定根和分枝的发生及发展存在影响差异。有光条件下可促进植株抽枝,而高溶氧处理时更有利于植株生根。这些形态变化有助于喜旱莲子草扩大株型占据有利生境,进一步提高植株的水下存活能力。     

陆生生境中喜旱莲子草的生长模式

喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)原产南美洲, 后被引入到北美洲、大洋洲、东南亚和中国等地, 成为一个世界性的外来入侵种。对喜旱莲子草陆生种群的有效控制一直是一个难题。本文中通过种植实验建立了陆生生境中喜旱莲子草主枝长、生物量、叶面积和斑块面积等的生长模型。结果表明: (1)喜旱莲子草的主枝长、生物量、叶面积和斑块面积等均表现为指数式生长, 其日增长率(%)分别为4.28、11.27、11.59和8.67。(2)喜旱莲子草的地上重(x)－地下根茎重(y)的异速生长指数b约为3/4(01), 即总重和叶面积相对于主枝长呈二次幂增长, 由此可进一步推出总重和叶面积与斑块面积成正比; 生物量－叶面积的异速生长指数b约为1, 为等速生长(b＝1), 即单位生物量所支持的叶面积不随植株大小的变化而变化(冠层恒定性)。其叶面积比为88.24 cm²/g, 比叶面积为287.97 cm²/g。通过本研究期望对喜旱莲子草陆生局域斑块的生长进行预测, 同时为进一步建立其控制模型提供基础数据, 为制定经济有效的控制对策提供科学依据。     

南方菟丝子寄生对喜旱莲子草生长及群落多样性的影响

菟丝子属植物是一种有潜力的入侵植物的生物防治剂。以南方菟丝子(Cuscuta australis)天然寄生的喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)群落为研究对象,对比分析了南方菟丝子寄生对入侵植物喜旱莲子草生长的影响,同时采用群落调查的方法分析南方菟丝子寄生对入侵群落多样性的影响,以判断南方菟丝子是否具有防治喜旱莲子草的能力。结果表明南方菟丝子寄生可以降低喜旱莲子草的根生物量、茎生物量、叶生物量和总生物量,但与对照之间均不存在显著性差异;南方菟丝子寄生可以显著降低茎生物量比,显著增加根生物量比和根冠比。在无南方菟丝子寄生的喜旱莲子草群落中,除南方菟丝子和喜旱莲子草外,共有10科14属14种植物;而在南方菟丝子寄生的喜旱莲子草群落中,除南方菟丝子和喜旱莲子草外,共有16科27属28种植物,南方菟丝子能以产生吸器而寄生生长的植物共有19种,占样地植物种数的67.86%。南方菟丝子寄生可使群落物种丰富度显著性增加,也可使群落Simpson指数、Shannon-Wiener指数、McIntosh指数和均匀度指数增加,但是与对照之间不存在显著性差异。南方菟丝子寄生使喜旱莲子草的多度显著性下降,使喜旱莲子草的盖度和高度下降,但与未寄生的喜旱莲子草群落相比不存在显著性差异。但是南方菟丝子寄生可使喜旱莲子草在群落上的相对盖度、相对高度和相对多度均显著性下降,从而导致群落中喜旱莲子草的重要值显著性下降。南方菟丝子寄生可以在一定程度上抑制入侵植物喜旱莲子草的生长,促使群落多样性增加,促进本地群落的恢复。     

入侵植物水花生解剖学和组织化学染色研究

水花生(Alternanthera philoxeroides)因其表型可塑性、高生长速率和快速无性繁殖能适应水、陆生境。该文利用光学显微镜和荧光显微镜对水、陆生境的水花生不定根、茎解剖结构、组织化学特征及质外体通透性进行了研究。结果表明:(1)水生境下,其不定根皮层中具较大裂生型通气组织,无次生生长,内皮层具凯氏带且栓质化,皮层和皮下层明显木质化。(2)在陆生环境下,其不定根有次生生长,胞间具通气组织,内皮层具凯氏带且栓质化,皮层和皮下层略木质化;此外,不定根还具额外形成层,产生次生维管束、薄壁组织和不定芽;多年生不定根中具直接分裂的薄壁组织,周皮具凯氏带,且栓质化和木质化。(3)水、陆生境下,其匍匐茎具髓和中空髓腔,发生次生生长,具裂-溶生型通气组织、单层内皮层、厚角组织和木质化且栓质化的角质层,陆生匍匐茎周皮栓质化且木质化。(4)水花生质外体屏障结构组成复杂,黄连素无法穿透质外体屏障结构。水花生的上述解剖学特征,是水花生适应水、陆生境的有力证据。     

不同生境下空心莲子草响应模拟昆虫采食的生长和化学防御策略

外来植物往往可以入侵多种生境并受到多种昆虫的采食,而不同生境条件将可能会影响这些入侵植物对昆虫采食的防御策略。以入侵我国的克隆植物——空心莲子草为研究对象,分别选择生长在水生生境、水陆两栖生境和陆生生境中的无性个体(分株),通过50%去叶处理模拟昆虫采食,分析不同生境下空心莲子草对模拟昆虫采食处理的生长及化学防御响应的差异。模拟昆虫采食处理显著抑制了陆生生境、水陆两栖生境以及水生生境下空心莲子草的根、茎、叶和总生物量,但对3种生境下空心莲子草的生物量分配(根冠比、根生物量分配、茎生物量分配和叶生物量分配)均无显著影响。陆生生境下空心莲子草根、茎和总生物量显著高于水陆两栖生境和水生生境,根冠比显著低于水陆两栖生境和水生生境。模拟昆虫采食处理显著降低了空心莲子草的木质素含量,而对单宁和总酚含量影响不显著。生境对木质素含量无显著影响,但陆生生境下空心莲子草单宁含量显著高于水陆两栖生境和水生生境,且总酚含量显著高于水陆两栖生境,表明陆生生境中空心莲子草具有更强的防御能力。空心莲子草木质素含量与总生物量无显著相关性,但在模拟采食情况下,其总酚含量与总生物量呈显著负相关,而无论模拟昆虫采食处理存在与否,空心莲子草单宁含量与总生物量均呈显著正相关。因此,空心莲子草存在昆虫介导的生长和化学防御之间的权衡,在昆虫采食的情况下可通过减少生长来增加对化学防御物质的投入,但生境对空心莲子草这种生长-防御权衡的影响十分有限。     

How internode length,position and presence of leaves affect survival and growth of <Emphasis Type="Italic">Alternanthera philoxeroides</Emphasis> after fragmentation?

Disturbance is common in nature and disturbance-caused fragmentation of clones happens frequently in stoloniferous plants. After fragmentation storage in stolon internodes and leaves may enhance survival and growth of stoloniferous plants. We hypothesize that (1) increasing length of the internode attached to the ramet and (2) presence of leaves will increase ramet survival and growth, and that (3) internode positions (before or after the ramet or both) will also play a role. We tested these hypotheses with the stoloniferous, invasive herb Alternanthera philoxeroides. In one experiment, we measured survival and growth of the ramets either without stolon internode (0 cm in length) or attached with internodes of 2, 4, 6 and 8 cm and either with or without leaves. In the other experiment, we measured survival and growth of the ramets attached with a proximal internode (before the ramet), a distal internode (after the ramet) or both. Increasing internode length and presence of leaves significantly increased the survival rate and growth (biomass, leaf area, number of ramets, stolon length and number of leaves) of the A. philoxeroides plants. All growth measures of A. philoxeroides at harvest were larger when the ramets were attached with a distal internode than when they were attached with a proximal internode, but the survival rate was lower. These results support the hypotheses and suggest that storage in stolons and leaves may be of great significance for clonal plants in frequently disturbed habitats and may contribute greatly to the invasiveness of A. philoxeroides.     

滇中喀斯特41种不同生长型植物叶性状研究

该研究以云南石林喀斯特地区41种主要植物(乔木19种、灌木10种、藤本4种、草本8种)为对象,对其叶面积(AR)、叶鲜重(FW)、叶干重(DW)、叶厚度(TH)、叶绿素含量(Chlc)等进行了测定,得到不同植物比叶面积(SLA)、叶干物质含量(DMC)等指标。结果表明:(1)在物种水平上7项植物叶性状值变化范围较大,不同生长型植物差异显著。(2) 41种植物的SLA与DMC之间呈极显著负相关(P0.01),AR与FW、DW呈极显著正相关(P0.01),TH与Chlc呈极显著正相关(P0.01),其他因子间相关性不显著。(3)该研究区植物叶性状变异范围为15.82%～139.14%,多为高变异系数(84.40%～131.01%),叶性状变异中AR与FW贡献率较高,分别为84.40%、90.28%,不同生长型植物在TH上稳定性较好。(4)石林喀斯特地区植物叶片适应特殊生境时表现出较低的TH、SLA、Chlc和较高的DMC等特征。这说明石林喀斯特地区植物通过形成不同的叶性状特征来适应特殊生境,可为喀斯特地区的植被保护与恢复提供理论指导。     

The Structural Adaptation of Aerial Parts of Invasive <Emphasis Type="Italic">Alternanthera philoxeroides</Emphasis> to Water Regime

Alternanthera philoxeroides has successfully invaded diverse habitats with considerably various water availability, threatening biological diversity in many parts of the world. Because its genetic variation is very low, phenotypic plasticity is believed to be the primary strategy for adapting to the diverse habitats. In the present paper, we investigated the plastic changes of anatomical traits of the aerial parts of A. philoxeroides from flooding to wet then to drought habitat; the results are as follows: A. philoxeroides could change anatomical structures sensitively to adapt to water regime. As a whole, effects of water regime on structures in stem were greater than those in leaf. Except for principal vein diameter and stoma density on leaf surfaces, all other structural traits were significantly affected by water regime. Among which, cuticular wax layer, collenchyma cell wall, phloem fiber cell wall, and hair density on both leaf surfaces thickened significantly with decrease of water availability, whereas, pith cavity and vessel lumen in stem lessened significantly; wet habitat is vital for the spread of A. philoxeroides from flooding to drought habitat and vice versa, because in this habitat, it had the greatest structural variations; when switching from flooding to wet then to drought habitat, the variations of cuticular wax layer, collenchyma cell wall, phloem fiber cell wall, pith cavity area ratio, diameter of vessel lumen, and hair density on both leaf surfaces, played the most important role. These responsive variables contribute most to the adaptation of A. philoxeroides to diverse habitats with considerably various water availability.     

扎龙湿地不同生境芦苇分株的形态特征及生物量分配的异速关系

不同环境条件下的植物个体可以表现出形态特征的分异和物质分配的权衡与调整。采用大样本抽样调查与统计分析方法,比较研究扎龙湿地不同生境芦苇(Phragmites Australis)生殖株和营养株的形态特征以及生物量分配的异速关系。结果表明:在9月末,盐碱生境、旱生生境、湿生生境和水生生境芦苇分株的生长表现出较大的生态可塑性,株高和株重均以盐碱生境最小,水生生境最大,最大值与最小值的比值分别为1.3-3.3和1.8-5.1,分株生长在种群间的变异度高于种群内,与营养株相比,生殖株的变异度较低;分株的支持分配与生产分配的比值为1.8-4.2,生产分配以盐碱生境最高,以水生生境最低,而支持分配和生殖分配表现与生产分配相反的序位;生殖株的花序长和花序重与株高间呈直线函数形式增长,株高和株重低于种群平均值的20%和35%的分株不进行有性生殖;叶重、叶鞘和茎重以及分株重与株高间呈幂函数形式的异速生长关系。植物通过改变个体的形态特征以及调整构件间生物量分配适应不同环境,而受遗传因素控制的构件间生长关系却相对稳定。     

辽东栎林内不同小生境下幼树植冠构型分析

以黄土高原黄龙山林区辽东栎林内3个小生境（林下、林隙、林缘）下辽东栎天然更新幼树为研究对象,采用典型抽样法对辽东栎幼树侧枝、叶片和树冠的空间分布状况以及生物量分配状况进行调查分析,探讨微生境与幼树植冠构型特征的关系,明确辽东栎幼树对不同小生境的适应策略,为栎林经营和林分结构优化提供理论依据。结果显示：（1）3种生境下辽东栎幼树构型发生了可塑性变化,林下幼树树冠层次比较单一,林隙与林缘的幼树树冠层次更加丰富。（2）由林下至林缘,幼树的树高、枝下高呈逐渐减小的趋势,而地径变化趋势与之相反;幼树的冠幅、树冠面积、树冠率呈先增加后减小的趋势,并且林下与林隙、林缘的差异显著;幼树的总体分枝率、逐步分枝率、枝径比呈先增加后减小的趋势。（3）3种生境下,幼树的一级枝的枝长、直径与倾角随着树高的增加而呈减小的趋势,但3种生境的差异不显著;林下一级枝主要分布在冠层中上部,而林隙与林缘一级枝主要分布在冠层中下、中上部。（4）由林下至林缘幼树叶长、叶宽、单叶面积和比叶面积逐渐降低,而单株叶数、叶总面积、叶面积指数呈先增大后减小趋势;与其他2种生境相比林下叶片分布趋于冠层上部。（5）幼树地上部分生物量中林下主干生物量占83%,枝和叶生物量只占17%;而林隙与林缘虽然各部位生物量有所差异但比例基本一致,其中主干占66%左右,枝和叶生物量占34%左右。研究表明,林隙生境下幼树的构型优于林缘和林下生境,在今后栎林的经营中,可以通过适当间伐来增加林隙数量,为森林更新和结构的优化提供有利条件。     

四种乡土珍贵阔叶树种叶功能性状的种内和种间变异

植物功能性状种间性状变异反映不同物种的生活史对策,种内性状变异反映了同一物种不同个体应对不同环境的性状应答.人工林均一的环境有利于深入分析不同树种种内和种间变异.该研究以南宁良凤江林场的四种乡土珍贵阔叶树种[观光木(Tsoongiodendron odorum)、红锥(Castanopsis hystrix)、灰木莲(...     

Effects of simulated herbivory and resource availability on the invasive plant, Alternanthera philoxeroides in different habitats

In biological control programs, the insect natural enemy’s ability to suppress the plant invader may be affected by abiotic factors, such as resource availability, that can influence plant growth and reproduction. Understanding plant tolerance to herbivory under different environmental conditions will help to improve biocontrol efficacy. The invasive alligator weed (Alternanthera philoxeroides) has been successfully controlled by natural enemies in many aquatic habitats but not in terrestrial environments worldwide. This study examined the effects of different levels of simulated leaf herbivory on the growth of alligator weed at two levels of fertilization and three levels of soil moisture (aquatic, semi-aquatic, and terrestrial habitats). Increasing levels of simulated (manual) defoliation generally caused decreases in total biomass in all habitats. However, the plant appeared to respond differently to high levels of herbivory in the three habitats. Terrestrial plants showed the highest below–above ground mass ratio (R/S), indicating the plant is more tolerant to herbivory in terrestrial habitats than in aquatic habitats. The unfertilized treatment exhibited greater tolerance than the fertilized treatment in the terrestrial habitat at the first stage of this experiment (day 15), but fertilizer appears not to have influenced tolerance at the middle and last stages of the experiment. No such difference was found in semi-aquatic and aquatic habitats. These findings suggest that plant tolerance is affected by habitats and soil nutrients and this relationship could influence the biological control outcome. Plant compensatory response to herbivory under different environmental conditions should, therefore, be carefully considered when planning to use biological control in management programs against invasive plants.     

The interspecific competition between Humulus scandens and Alternanthera philoxeroides

Bioinvasion has become a serious environmental problem in the world in general and is considered the second biggest threat to biodiversity. Alternanthera philoxeroides is widely distributed and causes the most serious threat to biodiversity in China. The traditional physical or biological control methods are not effective in controlling the invasion and extension of A. philoxeroides. In the present paper, some physiological characteristics of Humulus scandens and A. philoxeroides were investigated in the field and laboratory. The results showed that H. scandens is more competitive than A. philoxeroides, the competitive rate (CR) of H. scandens against A. philoxeroides was 9.834. Additionally, the leaf, stem, and root biomass of A. philoxeroides decreased significantly when the two species co-occurred. Thus, the invasive abilities of these two invasive plants are different and H. scandens strongly inhibited the growth of A. philoxeroides. Moreover, as an annual herb, H. scandens can be easily eliminated by harvesting before its seeds mature. The result suggests that sowing seeds of H. scandens in the habitats invaded by A. philoxeroides could be an ideal biological control method.