海南岛外来植物薇甘菊危害现状及入侵动态研究

为全面了解薇甘菊在海南的危害现状与入侵动态,提供有效防治的科学依据,对海南全岛薇甘菊入侵现状进行了调查,分析其入侵动态,并对其分布区进行预测。结果表明,自2003年在海口、文昌首次发现以来,薇甘菊已侵入到海南10余个市县,由于其繁殖力强、生长迅速、适应性好,与本地植物进行强烈的资源竞争,对本地农林业生产已构成一定危害,而且有向整个海南岛扩散蔓延的趋势。因此,必须引起高度重视,采取综合防治,有效减少薇甘菊大面积入侵造成的危害和损失。     

克隆整合对异质性土壤养分生境下薇甘菊生长的影响

环境资源的异质性在自然界中普遍存在。克隆植物能通过克隆整合较好地适应异质性生境。本文以海南外来强入侵性植物薇甘菊为材料,通过温室盆栽试验,研究克隆整合对异质性土壤养分生境下薇甘菊克隆片段生长的影响。结果表明:在养分异质下,克隆整合显著提高了低养分斑块分株的生物量,但同时降低了高养分斑块分株的生物量,对克隆片段总体的生长无显著影响,且这一结果不受资源输送方向的影响。克隆整合对薇甘菊克隆分株的光合速率和比叶面积影响较小,但当近端分株处于高养分条件时,其改变了克隆分株的根冠比。这些结果指示:克隆整合有利于异质性土壤养分条件下薇甘菊对低养分斑块的占领。因此,克隆整合可影响薇甘菊对资源异质性生境的入侵能力,它使薇甘菊能够扩展到低养分斑块,从而提高其入侵扩散能力。     

菟丝子致死薇甘菊

薇甘菊Mikaniamicrantha是入侵的害草,已经由珠江三角洲扩散到粤东、粤西沿海地区,以及部分山区.在薇甘菊的天敌调查中看到菟丝子寄生于薇甘菊,严重时可以把薇甘菊致死.我们在本所的实验园中栽种薇甘菊,并让其被菟丝子Cuscuta chinensis Lam.寄生,结果证实菟丝子在两个月左右,完全可以抑制薇甘菊的生长,最终把薇甘菊致死.这可能是以草治草的一种新途径.但是菟丝子也是我国农作物的一种重要杂草,如何利用菟丝子控制薇甘菊的为害,而又不使菟丝子对薇甘菊的伴生植物和其它农作物造成为害,是下一步要解决的问题.菟丝子致死薇甘菊的机理更需要深入研究.     

入侵植物薇甘菊新枝在海南的月生长动态

【背景】薇甘菊是入侵性和危害性极强的外来入侵植物,对生物多样性和农林业生产造成严重影响。观测薇甘菊新枝的月生长动态,了解薇甘菊快速生长扩散的原因,能够为薇甘菊的合理防治提供参考。【方法】采用定点定时观测法,历时2年对海南7个市县薇甘菊新枝的月生长量进行测定。【结果】薇甘菊在海南全年可生长,一新枝月平均生长66 cm,全年累计平均生长795 cm。薇甘菊生长高峰期在6月和8月,其中6月平均生长120 cm,8月平均生长106 cm。薇甘菊最小生长量在1月和12月,平均生长量均为21 cm。薇甘菊在6—10月生长较快,一新枝累计平均生长489 cm,占全年生长量的61.5%;在4—5月和11月生长次之,一新枝累计平均生长196 cm,占全年生长量的24.7%;在1—3月和12月生长缓慢,一新枝累计平均生长110 cm,占全年生长量的13.8%。薇甘菊的花果期在10月至次年3月,一些种群在1—3月再次开花或在3—5月开花。薇甘菊的生长量与温度呈极显著正相关,相关系数为0.91;与降雨量呈显著正相关,相关系数0.56。【结论与意义】薇甘菊是多分枝植物,一新枝年生长量可达795 cm,能迅速生长形成种群。温度是薇甘菊生长的主要因素,降雨在一定程度促进了薇甘菊的生长。     

薇甘菊化感物质对土壤氮素矿化的影响及其化感利己作用

【目的】研究入侵植物薇甘菊提取物对土壤氮素矿化的影响及化感利己作用,为薇甘菊通过释放化感物质促进自身生长并排斥本地植物生长提供实验证据,为揭示薇甘菊的入侵机制提供理论依据。【方法】采用经典的化感生测实验、化感物质添加实验以及盆栽控制实验,对比研究薇甘菊及其本地伴生植物水提液和粗提物的化感生测效应、水提液和粗提物添加对土壤氮素的影响以及水提液添加对薇甘菊生长的影响。【结果】与本地伴生种相比,薇甘菊水提液的化感抑制作用较强且促进了土壤硝态氮的生成;而薇甘菊粗提物的化感作用较弱且抑制了土壤铵态氮和硝态氮的生成。水提液盆栽控制实验结果表明,与本地伴生种火炭母相比,薇甘菊水提液具有显著的化感利己作用,这与薇甘菊水提液处理后薇甘菊生长土壤中的蛋白酶活性增强和有效氮含量增加相一致。【结论】薇甘菊可通过水溶性化感物质促进有效氮的生成来实现化感利己作用。     

外来入侵植物与人工林下层植被结构的关联性

为有效防控外来入侵植物,在广西陆川县人工林区进行植被嵌套样方调查,分析群落物种组成与植被结构和环境因子之间的相关性。Mantel检验表明样方物种组成与样方植被结构的相关性(r=0.208, P=0.002)高于其与环境因子相关性(r=0.084, P=0.051)。MRPP分析表明,有入侵植物阔叶丰花草(Spermacoce alata)、假臭草(Praxelis clematidea)和胜红蓟(Ageratum conyzoides)样方的植被结构与无这3种植物样方的有极显著不同(P 0.01),而有无薇甘菊(Mikainamicrantha)样方的植被结构相似。t检验表明林冠盖度(3.0 m)与这4种植物入侵均无显著相关性(P0.073)。通过增加垂直高度1.5 m以下的植被密度,可以减少阔叶丰花草、假臭草和胜红蓟的入侵,但对抑制薇甘菊入侵无效。因此,植被结构作为过滤器,可能主要作用于植物的种子产生时间、萌发周期和生长习性;以种子方式繁殖的入侵植物能否定植相对更依赖干扰、暴露的裸地;兼具无性和有性繁殖且能攀援和匍匐生长使得薇甘菊能够在不同植被结构的群落中相对随机地定植。     

入侵种薇甘菊防治措施及策略评估

薇甘菊Mikania micrantha H.B.K.是入侵中国南部地区的一种危害极大的外来入侵种。防治薇甘菊的措施和策略,应根据薇甘菊的物种特性及所能支配的防除资源,综合考虑、统筹安排。薇甘菊能快速生长覆盖其他植物,其残株断枝易成为独立生长的新个体、种子量巨大且极易扩散,喜入侵次生植被。物理清除适用于小面积,对大面积出现的薇甘菊不应采用。化学防除主要用于应急,但未能改变适于薇甘菊生长的生境,薇甘菊仍可能在数年后再次为害。田野菟丝子Cuscuta campestris控制薇甘菊适用于大面积危害区域,当只以控制而不以根除自然群落的薇甘菊为目标时效果很好。群落改造能一劳永逸地解除薇甘菊的危害,但只适用于宜林地,且成本较高。天敌控制和植物化感防治都尚在探索阶段。未来还应发掘有效天敌,研发综合防治措施,揭示宏观分布规律。薇甘菊防治的正确策略是:对于已形成区域性危害的薇甘菊,根除已经不可能,应采取持久战而非速决战,防止薇甘菊入侵新区域是防治的重中之重,必须优先治理轻度入侵地和能向周边区域甚至是遥远区域扩散的传播源,建立防治示范区或样地。     

林业有害植物金钟藤新枝在海南的月生长动态

【背景】近20多年来,金钟藤在海南和广东异常快速生长,对生物多样性和林业生产破坏严重。观测金钟藤的月生长动态,了解其在海南的生长量,能够为金钟藤的合理防治提供参考。【方法】采用定点定时观测法,对海南3个市县3种不同生境的金钟藤新枝的月生长量进行测定。【结果】金钟藤在海南全年可生长,一新枝月平均生长134 cm,全年累计平均生长1607 cm。金钟藤全年有2个生长高峰期,分别在4月和9月,其中4月平均生长206 cm,9月187 cm。金钟藤在11月生长量最小,平均生长86 cm。金钟藤在1—9月生长较快,一新枝累计平均生长1326 cm,占全年生长量的82.5%;在10月至12月生长缓慢,一新枝累计平均生长281 cm,占全年生长量的17.5%。不同生境之间的金钟藤生长有极显著差异,月平均生长量从高到低顺序为定安188 cm白沙131 cm五指山83 cm。金钟藤种子在3—7月均可萌发,花果期在4—7月。在海南月平均温度17~28℃、月平均降雨量28~396 mm的自然环境范围内,金钟藤的生长量与温度和降雨量没有显著相关性。【结论与意义】金钟藤在海南光照充足的生境里快速生长扩散,月平均生长量高达188 cm,其生长与生境、海拔和植被密切相关。     

Local grasses for the control of the invasive vine Mikania micrantha

乡土草本植物对入侵植物薇甘菊的防控 薇甘菊(Mikania micrantha)是在太平洋岛屿和亚洲热带亚热带发现的一种入侵植物。目前防 治薇甘菊的方法并不完善,因此亟需寻找对环境友好的、更有效的防治方法。因此,我们探究了4种草本植物对薇甘菊入侵的防御能力,以期为薇甘菊的生态可持续防治提供科学依据。 本研究选取了4种来自中国本土的多年生禾本科草本植物：藤竹草(Panicum incomtum)、象草(Pennisetum purpureum)、斑茅(Saccharum arundinaceum)和蔓生莠竹(Microstegium vagans)来构建草丛。将薇甘菊种子播种在上述草丛中,同时还将薇甘菊幼苗移栽到上述草丛中,观察草丛是否能阻止薇甘菊幼苗的生长。此外,我们还将薇甘菊移植到现有的草丛中,观察草丛是否能够阻止薇甘菊的再次入侵。最后还在野外将薇甘菊分别与藤竹草和象草一同种植,探究这两种禾本科植物是否能在竞争中胜出。研究结果表明,薇甘菊种子在上述草丛中萌发困难,所有薇甘菊幼苗在3个月内死亡,说明薇甘菊很难在现有的草丛中生存。野外实验表明,薇甘菊盖度在第一年显著低于这些草本植物,两年后全部被这些草本植物取代。据我们所知,本研究首次揭示了高大草本植物,特别是藤竹草和象草,具有作为薇甘菊生物防治的潜力。     

薇甘菊不同时期的营养繁殖及其生物量分配特征

薇甘菊是世界热带、亚热带地区最具危险性的外来植物之一,较强的无性生长与繁殖是其种群快速建立和扩散的主要原因。该实验采用生长期(40d、30d、20d、10d)和养分(1倍Hoagland’s营养液、清水+土壤、清水)二因子设计,探讨薇甘菊根、茎、叶的营养生长与繁殖和生物量分配特征。结果显示:(1)生长期对薇甘菊茎的存活率和养分对薇甘菊茎的净增生物量比例具有极显著影响(P<0.01),但对其他指标影响均不显著(P>0.05);生长期和养分互作除对薇甘菊根的存活率和茎的分枝数影响不显著外,对其他指标影响均达到极显著(P<0.01)。(2)所有薇甘菊根处理中的存活率为0,茎的分枝数在各处理之间的差异不显著。(3)随着生长期和养分增加,薇甘菊茎和叶的存活率及其生物量逐渐提高,且茎的分枝长、叶的分枝长及其分枝数逐渐提高,但中等养分更有利于提高生长期较短的薇甘菊叶的存活率、分枝长、分枝数及生物量。研究表明,薇甘菊不同营养器官在不同生长期和养分条件具有不同的存活情况以及形态可塑性和生物量分配特征。     

云南省林地薇甘菊防控研究进展

薇甘菊是世界十大有害杂草之一,引起广泛关注,因其入侵能力强,给入侵地的生态系统造成了极大威胁。本文系统总结云南省林地薇甘菊防治研究进展:开发出"林地薇甘菊监测预警信息系统"和"薇甘菊风险评估管理信息系统",提高了薇甘菊在云南省潜在分布区域预测的可靠性;筛选及复配出林地防效好的森草净+2,4-D钠盐,对土壤相对较为安全的2,4-D+敌草快复合药剂;选用旱冬瓜、千果榄仁、柱花草等替代控制薇甘菊,防控的同时还能创造更大的经济效益;发现薇甘菊颈盲蝽是控制薇甘菊的专化性强且取食量大的重要天敌昆虫,实现了对薇甘菊种子扩散和无性传播的有效控制。对薇甘菊的防治,集成了监测预警、应急除治、生物防治、生态修复技术,形成林地薇甘菊绿色防控技术体系,但其防控仍是局部的,未来还需要不断突破,使对薇甘菊的局部应急防控逐步转为大面积的持续生态控制。     

Regeneration Capacity of Small Clonal Fragments of the Invasive Mikania micrantha H.B.K.: Effects of Burial Depth and Stolon Internode Length

The perennial stoloniferous herbaceous vine Mikania micrantha H.B.K. is among the most noxious exotic invaders in China and the world. Disturbance can fragment stolons of M. micrantha and disperse these fragments over long distances or bury them in soils at different depths. To test their regeneration capacity, single-node stolon fragments with stolon internode lengths of 0, 3, 6 and 12 cm were buried in soil at 0, 2, 5 and 8 cm depths, respectively. The fragments were growing for nine weeks, and their emergence status, growth and morphological traits were measured. The results indicated that increasing burial depth significantly decreased survival rate and increased the emergence time of the M. micrantha plants. At an 8-cm burial depth, very few fragments (2.19%) emerged and survived. Burial did not affect the total biomass and root to shoot ratio of the surviving M. micrantha plants that emerged from the 0- and 2-cm burial depths. Increasing internode length significantly increased survival rate and growth measures, but there was no interaction effect with burial depth for any traits measured. These results suggest that M. micrantha can regenerate from buried stolon fragments, and thus, disturbance may contribute to the spread of this exotic invader. Any human activities producing stolon fragments or facilitating dispersal should be avoided.     

不同生境下假臭草生长特征分析

通过测定庄稼地、弃耕地、桉树林、公路边4种生境下假臭草叶面积(LA)、比叶面积(SLA)、LDMC和株高等形态特征、植株各构件生物量及生物量分配比和假臭草种群盖度、密度等种群数量性状,研究不同生境类型下假臭草个体的形态特征、生物量及生物量分配和种群生长状况的差异。结果表明:光照和土壤养分对假臭草的形态特征、生物量及生物量分配和种群数量性状的影响显著;低光照、高土壤养分生境下假臭草的LA、SLA、株高较高,假臭草叶片的LDMC较小,植株的花序数较少,生物量主要向叶和茎器官进行分配,根和花果器官的生物量分配则受到限制;高光照、养分贫瘠生境下假臭草的LA、SLA、株高较低,假臭草叶片的LDMC较大,生物量主要向根和花果器官进行分配,种群的盖度、密度、生物量和高度等种群数量性状较低,种群生长状况较差;高光照、肥沃养分生境为假臭草的最适生境,假臭草构件的资源配置较为优化,株高、基径粗、冠宽和花序数等形态指标较大,种群盖度、密度、生物量等种群数量性状较大,种群生长较好。     

薇甘菊根际可培养固氮菌和氨化细菌的分离鉴定与促生作用

【目的】固氮菌和氨化细菌是氮循环产生生物有效氮的关键起始环节,直接影响了外来入侵植物的生长速度和扩散进程。然而,关于典型入侵植物薇甘菊根际可培养固氮菌和氨化细菌的研究尚未见报道,这在很大程度上制约了我们对薇甘菊根际高效的氮素转化机制的深刻理解。【方法】采用传统平板涂布培养法对野外采集的薇甘菊根际土壤中的可培养固氮菌和氨化细菌进行了分离鉴定,并进行了接种验证实验。【结果】结果表明,入侵植物薇甘菊根际土壤中的固氮菌和氨化细菌的菌群密度显著高于两个本地伴生植物(火炭母和鸡屎藤),其固氮效率及有机氮矿化效率也优于2个本地种;系统发育分析表明：薇甘菊根际的固氮菌菌株归类于5个属,分别为伯克霍尔德氏菌属(Burkholderia)、肠杆菌属(Enterobacter)、植物杆菌属(Phytobacter)、新肠杆菌属(Kosakonia)和根瘤菌属(Rhizobium);氨化细菌归类于7个属,分别为沙雷氏菌属(Serratia)、不动杆菌属(Acinetobacter)、假单胞菌属(Pseudomonas)、博德特氏菌属(Bordetella)、寡养单胞菌属(Stenotrophomonas)、苍...     

广东省中山市2种红树林有害生物风险分析及防控策略

【目的】了解红树林有害生物风险及其防控,维护红树林健康生长,发挥红树林的生态功能。【方法】2018—2019年,连续2年对广东省中山市红树林有害生物种类进行系统调查监测,并对薇甘菊和星天牛2种有害生物在中山市的分布状况、定殖和扩散的可能性、潜在危害性、受害对象的重要性、防控难度等进行分析,结合红树林的生态效益,参照国际有害生物风险性分析方法对两者在中山市红树林的危害风险性进行综合分析评估。【结果】调查发现,中山市红树林主要有害生物有23种,其中薇甘菊、星天牛最为严重,评估风险性R值分别为1.63和1.61,属中度危险的林业有害生物。【结论】薇甘菊和星天牛目前仅在中山市红树林局部地区发生危害,但具有明显扩散蔓延趋势,应该建立以应急除治、生物防治、生态修复等多种技术相结合的生态控制技术体系。     

假臭草水浸提液对4种作物的化感作用

【背景】假臭草是近几年来入侵我国南方的外来杂草,目前已成功侵占海南、福建、广东等省沿海的大部分果园、草地、农田等农业生态系统,给当地农业生产造成极大的危害。【方法】采用室内生物测定方法研究不同浓度的假臭草水浸提液(0.010、0.025、0.050 g·m L~(-1))对4种作物(西瓜、水稻、萝卜和辣椒)种子萌发和幼苗生长的化感作用。【结果】各浓度的假臭草水浸提液对4种作物种子萌发和幼苗生长都有较强的化感作用,并且随着浸提液浓度的增大,化感效应显著增强。当浓度为0.050 g·m L~(-1)时,4种受体作物的化感综合效应顺序为西瓜萝卜水稻辣椒。【结论与意义】明确假臭草对不同供试作物的化感作用,能够为该入侵杂草的科学防治提供理论依据。     

颈盲蝽取食对薇甘菊叶片营养物质和防御酶的影响

【目的】薇甘菊是世界最具危害性的入侵杂草之一,对我国生态环境和农业、林业生产造成了严重的危害。颈盲蝽是控制薇甘菊的一种潜在的重要天敌昆虫。本研究旨在探讨薇甘菊被颈盲蝽取食后,叶片防御相关酶系活性、营养物质和叶绿素含量的变化,阐明颈盲蝽取食对薇甘菊生理功能的影响,为利用颈盲蝽防控薇甘菊提供依据。【方法】从云南瑞丽野外采集薇甘菊的本地天敌昆虫颈盲蝽,测定了颈盲蝽取食前及取食12、24、48、96 h后,薇甘菊叶片中过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)活性,以及可溶性糖、可溶性蛋白及叶绿素含量,以取食前的植株作为对照。【结果】与对照相比,颈盲蝽取食12 h时,薇甘菊叶片中的POD、CAT活性升高,SOD活性降低;之后POD、SOD活性上升,CAT活性降低,取食48 h时,POD和SOD活性达到最高值,CAT活性达到最低值;取食96 h时,POD与SOD活性降低,但仍高于对照,CAT活性与取食48 h时相近。颈盲蝽取食后,薇甘菊叶片中的可溶性糖含量明显上升,取食96 h达到最高值;可溶性蛋白和叶绿素含量显著降低,在96 h达到最低值,分别低于对照39.30%和69.94%。【结论】颈盲蝽取食严重破坏了薇甘菊叶片的正常生理功能,并最终导致其叶片萎蔫和坏疽。     

Changes in Soil Microbial Community Associated with Invasion of the Exotic Weed, Mikania micrantha H.B.K

Invasions of exotic plant species are among the most pervasive and important threats to natural ecosystems. However, the effects of plant invasions on soil processes and soil biota have not been adequately investigated. Changes were studied in soil microbial communities where Mikania micrantha was invading a native forest community in Neilingding Island, Shenzhen, China. The soil microbial community structure (assessed by phospholipid fatty acid [PLFA] profiles) and function (assessed by enzyme activities), as well as soil chemical properties were measured. The results showed that the invasion of M. micrantha into the evergreen broadleaved forests in South China changed most of the characteristics in studied soils. Microbial community structure and function differed significantly among the native, two ecotones, and exotic-derived soils. For PLFA profiles, we observed a significant increase in aerobic bacteria but a decrease in anaerobic bacteria in the M. micrantha monoculture as compared to the native and ecotones. The ratio of cy19:0 to18:1ω7 gradually declined but mono/sat PLFAs increased as M. micrantha became more dominant. Both ratios were significantly related to pH according to regression analysis, therefore, pH was a sensitive indicator reflecting the invaded soil subsystem succession. The microbial community composition clearly separated the native soil from the invaded soils by principal component analysis (PCA) and discriminant analysis (DA). For enzyme activities, 7 of 9 enzymes (β-glucosidase, invertase, protease, urease, acid phosphatase, alkaline phosphatase, and phenol oxidase) showed the similar trend that the activities were highest in the exotic, intermediate in the two ecotones, and lowest in the native community. In most cases, enzyme activities were influenced by soil chemical properties, especially by pH value and soil organic matter. Differences in the structural variables were well correlated to differences in the functional variables as demonstrated by canonical correlation analysis (CCA). It was concluded that M. micrantha invasion had profound effects on the soil subsystem, which must be taken into account when we try to control its invasions.