两种入侵植物与三种本地植物根系特征的比较研究

以菊科2种入侵植物飞机草(Chromolaena odorata(L.)R.M.King&H.Rob)和紫茎泽兰(Eupatorium adenophorum Speng)以及生活型相似的3种本地植物异叶泽兰(Eupatorium heterophyllum DC.)、佩兰(Eupatorium fortune Turcz.)和白头婆(Eupatorium japonicum Thunb.)为研究对象,以单种为对照,分析5种植物的株高、生物量以及细根形态和结构特征对混种(竞争)的响应。结果显示,在单种情况下,2种入侵植物的株高和地上生物量比3种本地植物高。2种入侵植物的株高和地上生物量在单种和混种下无显著差异,但在混种下3种本地植物的株高、地上生物量、根生物量、细根长度、细根表面积和体积与单种相比显著降低。在混种情况下,2种入侵植物的根组织密度显著降低,但比根长和比根面积仅在紫茎泽兰中显著增加。5种植物在单种和混种下的株高与细根长度、根生物量呈显著正相关,地上生物量与细根体积、表面积呈显著正相关。主成分分析结果表明入侵植物位于株高和地上生物量更高的一端。说明在与本地植物竞争的过程中,飞机草和紫茎泽兰能通过调整根系碳投资策略实现更强的竞争力。     

3种本地植物与入侵植物紫茎泽兰的竞争

为筛选替代控制紫茎泽兰的本地植物及探讨提高替代控制效率的方法,通过盆栽实验并利用相对产量(RY)和竞争攻击力系数(A)衡量了3种本地植物与紫茎泽兰的竞争关系,同时评估了活性炭(AC)、杀真菌剂(FC)和二者联合(AC+FC)对它们竞争的影响。结果表明：(1)不添加任何物质条件下：紫茎泽兰与南酸枣混种时,紫茎泽兰的生物量明显高于单种(P<0.05),其RY和A分别显著大于1和0(P<0.05);紫茎泽兰分别与假地豆和狗尾草混种时,紫茎泽兰的株高和生物量均明显低于单种(P<0.05),其RY和A均分别显著小于1和0(P<0.05)。说明紫茎泽兰的竞争力强于南酸枣而弱于假地豆和狗尾草,假地豆和狗尾草可以在一定区域作为替代控制紫茎泽兰的潜在目标植物。(2)与不添加任何物质相比,紫茎泽兰与南酸枣混种时,AC、FC及AC+FC处理增加了紫茎泽兰的根冠比,降低了其地上生物量比,也降低了南酸枣的生物量(P<0.05);紫茎泽兰与假地豆混种时,AC和AC+FC处理增加了假地豆的株高和生物量,FC处理增加了紫茎泽兰的株高(P<0.05);紫茎泽兰与狗尾草混种时,AC和A...     

氮肥和种植密度对紫茎泽兰生长和竞争的影响

紫茎泽兰（Ageratina adenophora）是我国西南热带亚热带地区危害最严重的外来入侵植物之一。本研究在野外设置不同氮肥供给水平和种植密度下的紫茎泽兰、拔毒散（Sida szechuensis）、伏生臂形草（Brachiaria decumbens）和非洲狗尾草（Setaria anceps）的单种和紫茎泽兰与其他3种植物混种的人工群落,从植被-土壤相互作用的角度分析紫茎泽兰的入侵机制。结果表明：单种时4种受试植物均表现了对氮营养的响应,随氮肥水平的升高,根冠比降低,比叶面积升高;通过比较总生物量增幅,氮响应能力非洲狗尾草>伏生臂形草>紫茎泽兰>拔毒散。混种时受试植物与紫茎泽兰的生物量比和株高也表明非洲狗尾草的竞争能力>伏生臂形草>紫茎泽兰>拔毒散;与拔毒散混种的紫茎泽兰以及与 紫茎泽兰混种的伏生臂形草和非洲狗尾草的种内竞争随种植密度的增大而增大,导致种间竞争能力下降,在高种植密度下对混种物种的抑制作用减弱。紫茎泽兰在氮响应能力、竞争能力和表型可塑性方面均强于本地种,可能与其入侵机制有关;牧草的氮响应能力和竞争能力强于紫茎泽兰,其中非洲狗尾草又强于伏生臂形草,可能更适宜于入侵地的替代控制。     

入侵豚草与本地植物竞争对丛枝菌根真菌多样性的影响

外来植物入侵常引起入侵地丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi,AMF）多样性的变化,但AMF多样性的变化与入侵域本地植物种类相关性目前尚不清楚。本研究采用野外同质园试验研究豚草与不同本地植物竞争时对AMF多样性的影响。本试验共设入侵豚草单种、本地植物狗尾草Setaria viridis单种、藜 Chenopodium album单种、黄香草木犀Melilotus officinalis单种、豚草和狗尾草混种、豚草和藜混种、豚草和黄香草木犀混种以及裸土（无任何植物生长）对照8个处理。采集根区土样后分离、鉴定AMF,分析植株生物量和AMF物种多样性变化间的关系。结果表明,对豚草而言,单种处理中生物量均高于混种处理;豚草分别与3种本地植物竞争时,与黄香草木犀混种中豚草竞争能力最强,而与藜混种中竞争能力最弱。豚草分别与3种本地植物混种时土壤中AMF种丰度和香农-威纳指数分别显著高于豚草单种和本地植物单种,其中豚草与藜混种中AMF的种丰度和香农-威纳指数最高,与狗尾草混种中AMF的种丰度和香农-威纳指数最低,而豚草分别与3种本地植物混种处理中孢子密度显著低于本地植物单种（豚草与黄香草木犀混种除外）。豚草单种、狗尾草单种、藜单种、豚草分别与狗尾草和藜混种4个处理中AMF优势种均为网状球囊霉Glomus reticulatum和缩隔球囊霉Septoglomus constrictum;黄香草木犀单种中优势种是网状球囊霉、缩隔球囊霉和根内根孢囊霉Rhizophagus Intraradices,豚草与黄香草木犀混种中优势种是网状球囊霉和根内根孢囊霉;狗尾草单种、豚草与狗尾草混种和豚草与藜混种3个处理的特有种分别是木薯根孢囊霉Rhizoglomus manihotis、近明球囊霉Claroideoglomus claroideum和美丽盾巨孢囊霉Scutellospora calospora。狗尾草单种生物量与孢子密度呈显著正相关,豚草与狗尾草混种中豚草的生物量与均匀度呈显著负相关,豚草与黄香草木犀混种中豚草的生物量与孢子密度呈显著正相关,与香农威纳指数呈显著负相关。综上可知,豚草与本地植物竞争对AMF多样性的影响具有异质性,这与本地植物种类密切相关。     

紫茎泽兰与黑麦草苗期相对竞争力和生长特征的研究

为探究替代物种黑麦草（Lolium perenne）抑制外来人侵杂草紫茎泽兰（Eupatorium adenophorum）的潜力,采用de Wit取代系列设计,在野外小区内设置3水平多年生黑麦草栽植时间、4水平种植密度以及3水平混种比例等不同种植处理,于12周后收获,分别测量黑麦草与紫茎泽兰的地上生物量和地下生物量,用单株相对产量分析其竞争力。结果表明,种植密度、混种比例和黑麦草栽植时间显著影响紫茎泽兰的地上生物量,紫茎泽兰的竞争力在低种植比例情况下,随黑麦草栽植时间的推迟而明显增强,随种植密度的降低而增强。种植密度、混种比例、黑麦草栽植时间以及这些因素的互作等对黑麦草的地上生物量与地下生物量均具有显著影响;栽植时间越晚、密度越大,黑麦草的竞争力就越弱（尽管不存在直线关系）。在大多数种植处理条件下,紫茎泽兰经历的种间竞争明显大于种内竞争,表现出较弱的竞争力;而黑麦草在与紫茎泽兰同时栽植的情况下,经历的种内竞争大于种间竞争,表现出较强的竞争力。     

白茅对紫茎泽兰的竞争效应

外来生物的入侵可导致环境退化、生物多样性降低和食物及水资源短缺,利用本地植物或优良牧草进行替代控制是治理入侵植物的有效途径之一。采用本地禾本科植物白茅与紫茎泽兰等比例混合种植,研究了其对紫茎泽兰的竞争效应。结果表明:白茅与紫茎泽兰之间呈现很强的竞争作用,可用作紫茎泽兰的替代控制植物;白茅地上部分相对竞争力比紫茎泽兰强,其幼苗萌发早于紫茎泽兰,株高和单株平均叶面积均显著高于紫茎泽兰;二者混合种植可显著抑制紫茎泽兰的植株生长和分蘖,混合种植区紫茎泽兰的株高、单株平均叶面积和叶绿素含量分别只有其单种的49%、72%和77%;而混合种植对白茅植株生长的影响不显著,并可促进其分蘖,混合种植区的白茅分蘖数达单种区的132%。白茅的相对产量显著高于紫茎泽兰的对应指标,竞争效应参数相对产量总和1.0;随着混合种植时间的延长,两者的竞争关系将愈加显著。     

替代物种与除草剂对紫茎泽兰的防效及其互作效应

[目的]研究替代物种与选择性除草剂,以实现对紫茎泽兰安全、高效和绿色的防控。[方法]采用植物间竞争试验法测定替代物种（高丹草、非洲狼尾草和黑麦草）和除草剂对紫茎泽兰的防效及其互作效应。[结果]高丹草、非洲狼尾草和黑麦草的竞争力依次强于紫茎泽兰。随着3种替代物种密度比例增加,紫茎泽兰的株高、分枝、根冠比、叶面积比均受到显著抑制,当替代物种与紫茎泽兰密度比为5∶1时,高丹草、非洲狼尾草和黑麦草对紫茎泽兰的替代控制效果分别为55.1%、46.9%和40.3%。除草剂氨氯吡啶酸、三氯吡氧乙酸、氯氟吡氧乙酸和二氯吡啶酸的毒力测定表明,二氯吡啶酸相对最高,LC₉₀为902.1 g·hm^-2,但三氯吡氧乙酸对替代物种的安全性相对最好,对高丹草、非洲狼尾草和黑麦草选择性指数分别为3.75、2.79和2.67。高丹草和非洲狼尾草与紫茎泽兰种植密度比例为3∶1时,结合二氯吡啶酸和三氯吡氧乙酸,非洲狼尾草和二氯吡啶酸结合表现拮抗作用,与三氯吡氧乙酸结合表现加成作用;高丹草和二氯吡啶酸结合表现加成作用,与三氯吡氧乙酸结合表现增效作用,在同等取得90%防效的情况下,可减少三氯吡氧乙酸用量20.0%~35.0%（即210.0~370.0 g·hm^-2）。[结论]合理的替代物种结合除草剂应用可实现互作增效,可作为紫茎泽兰综合防控的重要措施。     

不同生境条件下紫茎泽兰化感作用的变化与入侵力关系的研究

 在紫茎泽兰(Eupatorium adenophorum)入侵地,草本层中的本地植物的多度和盖度与紫茎泽兰的多度和盖度具有显著的负相关关系,落叶阔叶林和公路边生境的紫茎泽兰相对多度和盖度为常绿阔叶林生境的3～5倍;而本地草本植物在组成种类、相对多度和盖度在落叶阔叶林和公路边生境比常绿阔叶林生境减少了30 %、50 % 和70 %。用生物检测的方法研究常绿阔叶林、落叶阔叶林、公路边——３个不同生境下的紫茎泽兰根和茎的水浸提液的化感作用表明：不同生境的紫茎泽兰茎和根的化感作用存在差异,即公路边>落叶阔叶林下>常绿阔叶林下,关联分析显示出不同生境条件下的化感作用力与本地植物的相对多度存在显著的相关关系,证明不同生境的化感作用的差异是紫茎泽兰的入侵效果的原因之一;在白菜(Brassica rapa)幼苗生物量生长抑制试验中,各样地的茎提取液处理的白菜幼苗生物量之间的差异大于各样地的根提取液处理之间的差异,说明对于不同样地的紫茎泽兰的入侵力,地上部分的化感作用比地下部分具有更大的贡献力。落叶阔叶林下和公路边的紫茎泽兰生长旺盛、现存单位面积生物量远远高于常绿阔叶林下,这将促使落叶阔叶林和公路边生境的单位面积上的紫茎泽兰种群的化感作用大于常绿阔叶林下的紫茎泽兰种群,使落叶阔叶林和公路边生境的本地植物群落比常绿阔叶林下的本地植物群落面临较大的竞争压力,加速落叶阔叶林下和公路边生境的本地植物群落的衰退。     

意大利苍耳与乌拉尔甘草种间竞争能力比较

意大利苍耳已经开始入侵乌拉尔甘草农田,然而对其入侵后果目前知之甚少。通过研究意大利苍耳与乌拉尔甘草的种间竞争关系,以期为意大利苍耳对乌拉尔甘草农田生态系统的入侵能力及入侵后果的评估提供试验依据。模拟了甘草农田的土壤水肥条件,采用取代试验法,设置意大利苍耳与乌拉尔甘草的单种种植和混种种植2种种植模式,待意大利苍耳生育期结束后进行收获,分别比较了该两种植物的个体生长及生物量积累在单种种植与混种种植两种处理间的差异,并比较单种和混种模式下乌拉尔甘草的地下器官中甘草酸含量的差别,通过计算相对产量、相对竞争强度和竞争攻击系数来比较该两种植物种间竞争能力的相对强弱。结果表明：与单种模式相比,混种模式下意大利苍耳个体生长的形态学性状和有性繁殖能力均有显著增加,其株高、冠幅和种子数量较单种处理分别增加了13%、27%和56%。而乌拉尔甘草的个体生长及克隆繁殖能力均显著降低,其根瘤的形成也受到显著的抑制,混种处理的乌拉尔甘草的株高、冠幅、根总长度、根总表面积、根平均直径以及根瘤数量比单种处理分别下降了35%、45%、55%、63%、19%和76%。单种处理下每株甘草根状茎的平均条数为3条,而与意大利苍耳混种后,其根状茎的发育被完全抑制。与单种处理相比,混种处理中的意大利苍耳生物量积累均显著的增加了,其中根、茎、叶、果实及总生物量与单种模式相比分别增加了84%、73%、84%、73%和77%,而混种模式却极显著降低了乌拉尔甘草生物量和地下器官甘草酸含量的积累,使其根、茎、叶、总生物量以及甘草酸含量与单种模式相比分别下降了72%、80%、65%、71%和63%。混种模式中的意大利苍耳相对产量（RY_a）大于1,而乌拉尔甘草相对产量（RY_b）小于1,表明意大利苍耳受到邻株同种其他个体的种内竞争压力大于来自邻株乌拉尔甘草的种间竞争压力,而乌拉尔甘草受到邻株同种其他个体的种内竞争压力则小于来自邻株意大利苍耳的种间竞争压力。混种模式中的意大利苍耳相对竞争强度（RCI_a）小于0,其竞争攻击系数（A_q）大于0,而乌拉尔甘草的相对竞争强度（RCI_b）则在0-1之间,其竞争攻击系数（A_b）小于0,表明在该两种植物的混生群落中,乌拉尔甘草的竞争能力弱于意大利苍耳。总体来看,在二者混生的群落中,意大利苍耳在竞争中占据明显的优势地位,对乌拉尔甘草的产量和品质均造成强烈的负面影响。     

入侵植物与本地植物互作对丛枝菌根真菌AMF侵染率的影响

外来植物成功入侵与菌根共生体存在着密不可分的关系,丛枝菌根真菌（AMF）侵染率是反映其侵染植物情况的重要指标,影响侵染率的因素很多,但是入侵植物与本地植物互作对AMF侵染率的影响目前还不清楚。因此,本研究以外来入侵植物黄顶菊Flaveria bidentis、豚草Ambrosia artemisiifolia、三叶鬼针草Bidens pilosa和本地植物狗尾草Setaria viridis、黄香草木犀Melilotus officinalis、藜Chenopodium album为研究对象,设置入侵植物单种处理、本地植物单种处理、每种入侵植物分别与本地植物两两混种处理以及每种入侵植物同时与所有本地植物混种处理,观察测定不同处理下入侵植物与本地植物根系丛枝、泡囊、菌丝及总侵染率,比较研究本地植物种类变化对入侵植物和本地植物根系AMF侵染率的影响,以及3种入侵菊科植物对本地植物AMF侵染率的影响规律是否一致。结果表明,与入侵植物单种相比,除豚草与藜、豚草同时与3种本地植物混种两个处理中,豚草根系的AMF菌丝及总侵染率显著增加外,其余所有处理中入侵植物总侵染率均无显著差异;与狗尾草或黄香草木犀单种相比,每种入侵植物同时与所有本地植物混种处理中,本地植物狗尾草和黄香草木犀根系上的AMF菌丝及总侵染率均显著降低,即随本地植物种类数目的增加,对本地植物根系的菌丝及总侵染率存在显著抑制作用,而对入侵植物无显著影响。     

土壤微生物增强了外来植物紫茎泽兰对本地植物种的竞争力（英文）

【背景】土壤微生物群落对植物种群建立、生长及其营养都起着至关重要的作用,植物入侵进程也可能与植物—土壤微生物互作相关。【方法】在温室条件下,研究了从紫茎泽兰入侵的土壤(IS)和本地植物生长的土壤(NS)中获得的微生物群落对外来杂草紫茎泽兰与本地植物生长及其互作的影响。【结果】接种来自IS接种剂的紫茎泽兰,特别是与黄花苜蓿或狗尾草共同种植时,较接种NS接种剂具有更高的丛枝菌根侵染率。来自IS的接种剂促进了与本地植物狗尾草共同栽培的紫茎泽兰的生长,但这一本地植物种的生长却未受影响。接种IS接种剂的紫茎泽兰抑制了与其临近种植的2种本地植物的生长,而接种NS接种剂时,未受此影响。接种IS接种剂时,所有种植组合中的紫茎泽兰对接种剂均呈正响应;而接种NS接种剂时,单独种植或与黄花苜蓿共同种植的紫茎泽兰对接种剂呈负响应。【结论与意义】存在于紫茎泽兰根周包括丛枝菌根真菌在内的土壤微生物,增强了这一入侵杂草与本地植物种的竞争力,这可能是外来植物入侵的一个重要机理。     

人工群落中苗期紫茎泽兰的化感作用和对光环境的适应

在有、无活性炭的条件下分别构建紫茎泽兰（Ageratinaa denophora）与4种受体植物——飞机草（Chromolaena odorata）、鬼针草（Bidenspilosa）、胜红蓟（Ageratum conyzoides）和兰花菊三七（Gynura sp.）混种的人工群落,研究了群落中紫茎泽兰的化感作用和对群落光环境的适应,探讨了化感作用和光适应特性与其入侵性的关系。结果表明,活性炭处理对4种受体植物的生长、生理特性影响不显著,说明苗期紫茎泽兰化感作用不明显,推测入侵初期化感作用不是紫茎泽兰排挤本地种的主要原因。4种受体植物可以通过化感作用对紫茎泽兰产生某些影响,但群落的光环境对其影响更大。紫茎泽兰能很好地适应群落中不同的光环境。苗期紫茎泽兰处于群落下层,叶片受光指数低,此时它能长期忍耐并缓慢生长;随着叶片受光指数的升高,其最大净光合速率、超氧化物歧化酶活性、叶绿素a／b比、总生物量、总叶面积、地茎、叶片数和分支数升高,比叶面积和比茎长降低,这有利于它维持叶片能量平衡并导致对邻近植物的严重遮荫。紫茎泽兰强的光适应能力、强光下对其它物种的遮荫效应与其入侵性密切相关。     

丛枝菌根对紫茎泽兰和黄花蒿地上地下养分分配的竞争调控策略

紫茎泽兰（Eupatorium adenophorum）入侵喀斯特生态系统导致群落多样性和稳定性降低是该区域面临的重要生态问题,丛枝菌根（Arbuscular mycorrhizae,AM）通过根系外延菌丝互联不同物种个体影响植物养分竞争,但如何调控入侵种与乡土种地上地下资源竞争分配尚不清楚。以入侵种紫茎泽兰和乡土种黄花蒿（Artemisia annua）为研究对象,使用由1个竞争室和2个种植室所组成的微生态系装置。针对两物种对竞争室养分资源利用,采用20 μm和0.45 μm尼龙网设置共同竞争（CC）、单一利用（SU）和对照（CK）处理,并对上述处理进行AM真菌接种（M⁺）与不接种（M^-）,分析不同处理下紫茎泽兰与黄花蒿地下地上生物量及氮磷养分分配。结果表明：就地上部分而言,比较M⁺与M^-,三种竞争方式的紫茎泽兰磷吸收量均显著表现为M⁺ > M^-,但黄花蒿在M⁺与M^-间无显著差异;比较3种竞争方式,M⁺下紫茎泽兰氮吸收量和黄花蒿生物量及氮磷吸收量表现为SU>CK,黄花蒿地上生物量、氮磷吸收量则表现为CCSU;M⁺下CC处理紫茎泽兰地上氮吸收量显著高于黄花蒿;M^-下黄花蒿氮磷吸收量显著表现为CC和SU>CK,但紫茎泽兰在CC、SU和CK间无显著差异。就地下部分而言,三种竞争方式的紫茎泽兰地下生物量、氮磷吸收量显著表现为M⁺ > M^-,但黄花蒿在M⁺与M^-间无显著差异;比较三种竞争方式,M⁺下紫茎泽兰氮吸收量在CC与SU间无显著差异,但SU>CK;比较植物间,M⁺条件下,CC和SU处理的紫茎泽兰氮磷吸收量均显著高于黄花蒿,而M^-条件下紫茎泽兰与黄花蒿生物量和氮磷吸收量在三种竞争方式间均无显著差异。研究表明,AM真菌通过菌根网络调控入侵种和乡土种的竞争能力,影响公用土壤养分资源在植株地上地下的资源分配并提高入侵植物从菌根共生体中获得收益促进其入侵。     

紫茎泽兰种子形态特征和萌发特性与其入侵性的关系

利用纸皿法在不同条件下比较研究了紫茎泽兰(Ageratina adenophora)和3种同亚族本地植物种子萌发特性,同时比较了种子大小等形态特性,探讨了种子形态特征和萌发特性与紫茎泽兰成功入侵的关系。紫茎泽兰种子重量、长度、宽度以及冠毛长度均小于3种本地植物;在不同的释放高度下,紫茎泽兰种子的沉降速度低于本地植物。紫茎泽兰种子萌发温度范围广,在亚适宜的低温下,萌发率和萌发指数均高于本地植物白头婆和水泽兰。紫茎泽兰种子萌发对水和盐胁迫响应更强烈,但在适宜条件下,紫茎泽兰种子的萌发率和萌发速度均显著高于3种本地植物。这些特性可能与紫茎泽兰的入侵性有关。     

紫茎泽兰和飞机草的形态和光合特性对磷营养的响应

比较研究了紫茎泽兰和飞机草的生长、形态、生物量分配和光合特性对磷营养的可塑性反应,及与其入侵性的关系.结果表明,两种入侵植物对磷营养变化表现出很强的可塑性和适应性.低磷时,两种植物的根生物量比增大,利于养分吸收;高磷时,两种植物的比叶面积、最大净光合速率、光饱和点、单位面积的叶绿素和类胡萝卜素含量增大,同化面积和同化能力增强,利于碳积累.相比之下,紫茎泽兰对磷的适应性更强.随供磷量的增加,紫茎泽兰和飞机草的相对生长速率、总生物量、株高、分枝数、叶面积指数和最大净光合速率均显著增大,过量磷素对上述参数抑制较小,表明两种入侵植物偏好较高的磷环境,土壤磷含量升高有利于其入侵,并在高磷时,通过增大株高、分枝数和叶面积指数荫蔽排挤本地种.在本地种基本停止生长的干季,紫茎泽兰和飞机草仍维持较高的相对生长速率.这也与其入侵性密切相关.     

降雨年型变化及竞争对反枝苋和大豆生长的影响

为探索不同降雨年型及栽培方式下外来杂草与本地作物的竞争机制, 为未来全球变化背景下控制外来杂草提供理论依据, 本研究以广泛入侵东北农田生态系统的外来杂草反枝苋(Amaranthus retroflexus)和本地作物大豆(Glycine max)为研究对象, 在遮雨棚内人工模拟正常、欠缺、丰沛三种降雨年型, 采用盆栽实验的方法, 研究两种植物在单种和混种条件下的生长季节动态。结果表明, 降雨丰沛年两种植物的株高和总生物量均大于降雨正常年, 降雨欠缺年则均小于降雨正常年。生长季初期两种植物的根冠比均在降雨欠缺年最高, 说明两种植物均可通过增大根系的生物量分配, 减少地上生物量的分配来适应干旱环境。在三种降雨年型下, 混种时大豆的株高、相对生长速率及总生物量均显著小于单种大豆, 而反枝苋则相反, 尽管有时不显著, 说明种间竞争抑制大豆生长而促进反枝苋的生长, 两种植物之间的竞争是不对称竞争。总的来看, 降雨增加有利于提高大豆的竞争能力, 降雨减少有利于提高反枝苋的竞争能力, 随着生长发育的推移, 这种现象更明显。反枝苋可以在较广的降雨变化范围内保持较高的株高、相对生长速率及生物量, 这很可能是其成为全球范围成功入侵的外来杂草的重要原因之一; 干旱更有利于反枝苋入侵大豆田。     

黄顶菊与3种本地植物竞争对丛枝菌根真菌种类和多样性的影响

【目的】外来植物黄顶菊对生态环境和农业经济造成了严重危害,了解黄顶菊与3种不同本地植物种植生长对丛生菌根(AM)真菌群落结构和多样性造成的影响,可以从土壤微生物角度进一步解释黄顶菊的入侵机制。【方法】通过同质园小区试验模拟黄顶菊入侵的生态进程,以黄顶菊和3种本地植物狗尾草、藜、黄香草木樨为研究对象,采用AM真菌的形态学鉴定方法,研究黄顶菊与3种本地植物不同种植方式对AM真菌群落结构和多样性的影响。【结果】(1)黄顶菊根际土壤聚集的AM真菌种类与其伴生本地植物种类有关:黄顶菊与狗尾草混种处理中优势种为网状球囊霉和根内球囊霉,而黄顶菊分别与藜、草木樨混种处理中优势种均为网状球囊霉、根内球囊霉和缩球囊霉;(2)黄顶菊分别与狗尾草和黄香草木樨混种处理中AM真菌种类既高于本地单种处理,也高于黄顶菊单种处理,说明随着黄顶菊的入侵和地上植物多样性的改变,AM真菌种类也发生改变;(3)与3种本地植物单种相比,黄顶菊各混种处理和黄顶菊单种处理中黄顶菊根际土壤根内球囊霉的重要值均增加,表明黄顶菊入侵有利于根内球囊霉的生长和发育。【结论】黄顶菊入侵改变了根际土壤AM真菌的群落结构和多样性,AM真菌的改变既与本地植物种类有关,也与入侵程度有关。     

紫茎泽兰入侵对土壤细菌的群落组成和多样性的影响

外来生物入侵可能对生物群落结构和生态系统功能产生多种影响, 但入侵植物与土壤微生物群落组成和多样性的关系尚不清楚。为了揭示外来植物紫茎泽兰(Eupatorium adenophorum)入侵对土壤化学性质和细菌群落组成及多样性的影响, 本研究利用第二代高通量测序技术, 比较了紫茎泽兰不同入侵程度的生境(本地植物群落、紫茎泽兰与本地植物混生群落、紫茎泽兰单优群落)土壤中细菌群落的差异。土壤化学性质分析表明, 土壤pH值、有机质、全N和全K随着紫茎泽兰的入侵而逐渐降低, 而土壤全P则在入侵程度最高的生境土壤中最高。通过测序共获得7,755个细菌OUT (operational taxonomic unit)。结果表明, 紫茎泽兰入侵对土壤的细菌多样性影响较小, ACE和Chao指数在3种不同生境间的差异不显著。细菌在紫茎泽兰与本地植物混生群落中的Shannon指数最低, 即细菌的多样性在中等入侵程度的生境最低。此外, 紫茎泽兰入侵改变了土壤细菌组成和结构, 酸杆菌门(Acidobacteria)和疣微菌门(Verrucomicrobia)的相对丰度, 从本地植物群落、混合群落到紫茎泽兰单优群落, 呈现出先增加后减少的趋势。可见, 紫茎泽兰入侵一定程度上改变了土壤微生物的多样性和群落结构, 并改变了土壤的化学性质。     

紫茎泽兰与非洲狗尾草单、混种群落土壤酶活性和土壤养分的比较

 植物对土壤有效养分的影响是植物竞争取胜的重要生态策略之一, 土壤酶活性对土壤有效养分的变化具有重要作用。该文研究了紫茎 泽兰(Ageratina adenophora)单种(A)、非洲狗尾草(Setaria sphacelata)单种(S)和两物种混种(A+S)群落4种重要的土壤酶活性和土壤养分的 变化及其规律, 并对土壤酶活性与土壤养分进行了相关分析。结果表明: 1)群落S土壤有效氮(NH₄⁺-N和NO₃^--N)含量高于群落A对应养分含量, 而与群落A＋S该养分含量没有显著差异; 群落S土壤有效磷和有效钾含量低于群落A对应指标, 而群落A＋S其含量最低。2)群落S、A+S和A土壤蛋 白酶和脲酶活性的高低次序分别为S>A＋S>A、A＋S>S>A; 群落A+S、S和A磷酸酶活性依次升高; 群落A+S、A和S蔗糖酶活性依次降低。3)在生长 过程中, 3类群落土壤NO₃^--N、有效磷和有效钾含量在生长初期(5月)最高, 随后逐渐降低; 土壤NH₄⁺-N含量呈现单峰趋势, 在生长后期(9月)最 高。3类群落土壤蛋白酶和蔗糖酶活性随生长时间推移而升高, 在生长末期(11月)最高; 土壤磷酸酶和脲酶酶活性在生长过程中呈现单峰趋势, 在生长旺盛期(7月)最高。3类群落间土壤酶活性与土壤肥力具有较一致的相关性。由此推断, 非洲狗尾草对土壤含氮化合物的活化能力比紫茎 泽兰强, 且在种间竞争中能够强烈抑制紫茎泽兰对土壤含磷、含钾化合物的活化能力是其竞争取胜的可能原因; 不同植物群落土壤酶活性的差 异是引起土壤有效养分变化的重要驱动机制之一。     

增温、施肥与种内竞争的交互作用对云杉根系属性的影响

增温、施肥与种内竞争的交互作用对云杉根系属性的影响 物种竞争、气温和土壤养分是青藏高原东部高寒地区影响树木生长的重要因素。虽然已开展了大量关于物种竞争、气温、施肥单因素对树木生长的影响研究,但关于这三者的交互作用对根系生长的影响还知之甚少。因此,本研究拟通过测量根系属性(细根长、根表面积、比根长、比表面积、根尖数、根系分支数等)、根生物量,以及根系养分吸收,研究施肥和增温对物种竞争的影响,并进一步探讨施肥、增温与物种竞争的交互作用对云杉(Picea asperata)生长的影响机制以及所采取的适应策略。研究结果表明,增温、施肥和竞争均提高了细根的氮、钾浓度,但并未影响细根生物量和根长、根表面积、根尖数和根分支数等根系特征。然而,无论是增温、施肥,或是它们的联合作用,与物种竞争进行交互时,均增加了根长、根表面积、根尖数、根系分支数和养分吸收。此外,施肥降低了根比表面积、比根长和单位面积的根尖数和根分支数,增温和竞争的交互作用使根比表面积、比根长下降,其他参数不受温度和竞争的影响。该结果表明,云杉在物种竞争、气候变暖、施肥及其交互作用下保持着保守的营养策略。该研究加强了对树木应对全球变化的生理和生态适应性的理解。