不同光照和水分下三叶鬼针草与本地种金盏银盘生长特征的比较研究

为探讨三叶鬼针草(Bidens pilosa)成功入侵机制,利用盆栽试验对不同光照和水分条件下三叶鬼针草与本地种金盏银盘(B.biternata)的生长特征进行了比较研究。结果表明,两物种对光和水的变化均具有较大可塑性,但与金盏银盘相比,在有利环境下三叶鬼针草具有较大的株高、叶面积、生物量;在不利环境下,三叶鬼针草具有较大的比叶面积和叶面积比;除叶面积比和叶生物量比外,三叶鬼针草各生理参数的可塑性指数均高于本地种。这说明三叶鬼针草具有较强的表型可塑性和入侵适应性,这些特性促进了其成功入侵。     

入侵植物三叶鬼针草与近缘本地种金盏银盘的可塑性研究进展

入侵植物三叶鬼针草(Bidens pilosa)是与农作物竞争的恶性杂草,而我国鲜有对其入侵能力的系统总结。作者综述了三叶鬼针草及其近缘本地种金盏银盘在不同环境下表型可塑性的研究进展,比较了两者在不同光照和温度、不同埋土深度的种子萌发概况,不同光照、水分、温度及土壤养分环境条件下幼苗生物量分配特点及其繁殖特性,阐明了三叶鬼针草成功入侵的机制包括快速繁殖能力、较广的生态适应性、根系分泌物的化感作用等。最后,对三叶鬼针草未来的研究进行了展望,并总结了三叶鬼针草的防控策略。     

不同土壤养分水平下2种外来鬼针草和近缘本地种的比较研究

【背景】鬼针草属白花鬼针草和三叶鬼针草原产于热带美洲,入侵我国后给生态环境、农业经济等造成严重的危害和影响。目前,关于它们的研究主要针对单个物种。为了更好地理解这2种外来鬼针草的入侵能力和入侵机制,本文开展了这2种入侵种与近缘本地种之间的比较研究。【方法】通过盆栽试验,设置低肥和高肥2个养分水平,测量和计算2种外来鬼针草与近缘本地种金盏银盘在不同土壤养分水平下的形态和生长参数、生物量及其分配、繁殖持续期、单株种子产量以及表型可塑性指数等。【结果】在低肥条件下,除了繁殖持续期和种子产量外,2种外来种和本地种的大多数参数均无显著差异。但在高肥条件下,外来种白花鬼针草的总叶面积、比叶面积、叶面积比、繁殖持续期和种子产量明显高于本地种,而三叶鬼针草总叶面积、比叶面积、总生物量、相对生长速率却显著低于本地种。在对土壤养分的可塑性方面,白花鬼针草在株高、总叶面积、比叶面积、总生物量、叶面积比、相对生长速率、平均叶面积比和种子产量方面的可塑性均高于其他2种植物;三叶鬼针草与金盏银盘相比,大多数参数的可塑性指数较接近。【结论与意义】白花鬼针草是一种入侵能力很强的外来种。长的繁殖持续期和高种子产量是白花鬼针草和三叶鬼针草有别于本地种金盏银盘的重要入侵性状。本研究可为揭示三叶鬼针草和白花鬼针草的入侵机制和影响因素提供依据,并为入侵预测和控制提供基本资料。     

不同土壤养分水平下2种外来鬼针草和近缘本地种的比较研究

【背景】鬼针草属白花鬼针草和三叶鬼针草原产于热带美洲,入侵我国后给生态环境、农业经济等造成严重的危害和影响。目前,关于它们的研究主要针对单个物种。为了更好地理解这2种外来鬼针草的入侵能力和入侵机制,本文开展了这2种入侵种与近缘本地种之间的比较研究。【方法】通过盆栽试验,设置低肥和高肥2个养分水平,测量和计算2种外来鬼针草与近缘本地种金盏银盘在不同土壤养分水平下的形态和生长参数、生物量及其分配、繁殖持续期、单株种子产量以及表型可塑性指数等。【结果】在低肥条件下,除了繁殖持续期和种子产量外,2种外来种和本地种的大多数参数均无显著差异。但在高肥条件下,外来种白花鬼针草的总叶面积、比叶面积、叶面积比、繁殖持续期和种子产量明显高于本地种,而三叶鬼针草总叶面积、比叶面积、总生物量、相对生长速率却显著低于本地种。在对土壤养分的可塑性方面,白花鬼针草在株高、总叶面积、比叶面积、总生物量、叶面积比、相对生长速率、平均叶面积比和种子产量方面的可塑性均高于其他2种植物;三叶鬼针草与金盏银盘相比,大多数参数的可塑性指数较接近。【结论与意义】白花鬼针草是一种入侵能力很强的外来种。长的繁殖持续期和高种子产量是白花鬼针草和三叶鬼针草有别于本地种金盏银盘的重要入侵性状。本研究可为揭示三叶鬼针草和白花鬼针草的入侵机制和影响因素提供依据,并为入侵预测和控制提供基本资料。     

不同光照和水分条件对土著灾变种金钟藤形态性状和化感作用的影响

金钟藤为海南原产,近20年来种群数量迅速增多,并对许多次生林、人工林和灌木林造成严重危害。金钟藤种群成灾的生境或区域有不同的光照和水分条件,而灾变种往往通过较高的表型可塑性来适应多样的生境条件。为揭示土著灾变种金钟藤适应多样生境条件的生理生态机制,本文通过温室盆栽试验研究了不同光照和水分条件对金钟藤生长、形态性状及其可塑性、化感作用的影响。结果表明,高光干旱条件下金钟藤生物量有所降低。在低光下,金钟藤增加了茎总长度、比茎长、比叶面积,降低了根冠比。这些形态性状的表型可塑性指数平均为0.36。高光干旱生长条件下,金钟藤叶片水浸液对生菜种子萌发和芽长生长的抑制作用较低,可能是因为在这种胁迫条件下,金钟藤降低了对竞争(化感)的资源投入。形态性状的可塑性可能促进了金钟藤在林下低光环境下更好的捕获光能和快速生长至冠层,而化感作用的可塑性说明金钟藤可能通过调节对竞争(化感)的资源投入来适应多样的水分条件。金钟藤在形态性状和化感作用方面的可塑性可能是其适应多样生境条件并爆发成灾的生理生态机制之一。     

养分对入侵植物大狼耙草和近缘本地植物狼耙草竞争的影响

为探讨大狼耙草的入侵特性,采用盆栽试验,研究了不同养分条件对入侵植物大狼耙草(Bidens frondosa L.)和近缘本地植物狼耙草(B.tripartita L.)竞争的影响。结果表明,大狼耙草的竞争响应随着养分的增加而降低,而本地种狼耙草的竞争响应随着养分的增加而升高,低养分下大狼耙草的竞争响应大于狼耙草的竞争响应,高养分下则相反。低养分下,竞争显著降低大狼耙草的生长,而高养分下,竞争显著降低本地植物狼耙草的生长,说明了养分的增加提高了入侵植物大狼耙草的竞争能力,同时降低了本地植物狼耙草的竞争能力。人类活动使生境中的养分增加,会提高大狼耙草对狼耙草的竞争能力,促进其入侵。     

不同光强下入侵植物剑叶金鸡菊与伴生种生长和光合特征研究

研究了剑叶金鸡菊及其伴生植物鬼针草、羊蹄幼苗的生物量分配、生长和生理特性在不同强度的光生境中(全光照和31％光照)的响应特征,探讨了这些特征与其入侵性的关系.结果表明:(1)光强是影响剑叶金鸡菊入侵的重要环境因子,高光环境下其幼苗较高的相对生长速率( RGR)和植物单位重量的光合效率(Am)与其入侵性密切相关.遮荫下,...     

四种菊科植物开花期构件生物量及表型可塑性比较

本文对粤东地区菊科2种入侵植物三叶鬼针草(Bidens pilosa)、加拿大蓬(Conyza canadensis)以及2种本土植物宽叶鼠曲草(Gnaphalium adnatum)、夜香牛(Vernonia cinerea)3种生境下的构件生物量、生物量分配及变异趋势进行了研究,对株高与各构件之间的关系建立了定量化描述模型,以揭示4种菊科植物在不同小生境中各构件的变异大小及生殖分配策略;对4种植物繁殖与营养构件之间的关系进行相关性、回归分析和生长趋势分析,以确定入侵种是否存在较高的表型可塑性。结果表明:三叶鬼针草在贫瘠、干燥的生境中,茎生物量分配显著增大,叶和花序生物量分配有减小的趋势;加拿大蓬在肥沃、潮湿的生境中其茎、叶、花序及总生物量显著大于其他2个生境(P0.01);宽叶鼠曲草和夜香牛在肥力较差、干燥的环境中,根生物量分配增大,茎和花序生物量分配有减小的趋势;三叶鬼针草、加拿大蓬和夜香牛各构件生物量的变异系数宽叶鼠曲草;相关性检验和生长趋势分析显示,三叶鬼针草、加拿大蓬和夜香牛繁殖与营养构件之间为异速生长。因此,三叶鬼针草、加拿大蓬和夜香牛具有较高的表型可塑性,以增强对多样环境的耐受性和适应性。     

光强对三叶鬼针草生长特征的影响

利用温室盆栽试验,研究了不同光强100%、40%、20%和5%下三叶鬼针草营养生长期和繁殖期的生长特征。结果表明:中度遮荫有利于三叶鬼针草支持结构的生长和营养期的物质积累,重度遮荫下仍能生长良好。在两个生长时期,相对生长速率(RGR)、净同化速率(NAR)均在100%光强下最大,5%光强下最小;总生物量在营养期和繁殖期分别在40%光强和全光照下最大,在3%光强下最小;株高、总叶面积(TLA)、根生物量比(RMR)、根冠比(R/C)、叶生物量比(LMR)、比叶面积(SLA)、叶面积比(LAR)、平均叶面积比(LARm)在3%光强时均大于全光照下的;支持结构生物量比(SBR)在40%光强、20%光强下大于3%光强和全光照处理。这说明三叶鬼针草在形态、生物量分配及生长特性上对光因素具较强的可塑性,这可能是其分布范围广、具有强入侵性的因素之一。     

不同光强对入侵种三裂叶豚草表型可塑性的影响

通过人工遮光,研究了不同光照强度下入侵植物三裂叶豚草的形态、生物量分配以及光合特性的表型可塑性.结果表明:与对照相比,遮光条件下,三裂叶豚草的株高、冠宽、单株叶面积、比叶面积和叶生物量比重显著增加,总生物量、单位叶面积生物量和根冠比减小;在全光照条件下,其冠宽和单株叶面积较小,根冠比较大,有利于高温强光下减少水分散失,表现出对不同光强较强的形态和生物量可塑性.遮光使三裂叶豚草叶片的日均净光合速率、蒸腾速率和气孔导度下降,胞间CO2浓度上升.正午光照最强时,低遮光处理植株的净光合速率、蒸腾速率和气孔导度最大.中遮光和高遮光条件下,其叶绿素含量显著增加,叶绿素a/b显著减小,有利于提高三裂叶豚草的光能利用效率,以适应弱光环境.     

5种入侵植物补偿反应及其形态可塑性比较

通过模拟刈割试验,研究了5种外来入侵植物(黑麦草、空心莲子草、三叶鬼针草、薇甘菊和胜红蓟)的补偿能力及其形态可塑性。结果表明:多数植物的补偿能力与形态可塑性有一定相关性,刈割和非刈割条件下空心莲子草和薇甘菊都具有较强的形态可塑性,其补偿指数较高,分别为1.65和1.27;多年生黑麦草和三叶鬼针草的形态可塑性在刈割条件下得到增强,补偿指数分别为1.44和1.28;刈割条件下胜红蓟的形态可塑性变化不大或有所降低,其补偿指数最低,为0.82。研究认为,5种植物具有不同的限制其形态可塑性和补偿能力比较理想的刈割时期,薇甘菊攀援生长方式下为30d前和60d后,空心莲子草为60d后,胜红蓟为40～50d,鬼针草为30d前,黑麦草为40～50d。     

不同光环境下胡桃楸幼苗的形态可塑性及其响应研究

为了探求不同光环境对胡桃楸幼苗生长的影响,对全光照（100%光照）、中光照（60%光照）、低光照（30%光照）3种光环境下胡桃楸幼苗的生长、形态特征、生物量分配和水分特征开展研究。结果表明：胡桃楸幼苗的形态在不同光环境下存在明显的可塑性变化,生物量分配和水分特征均表现出不同程度的差异。低光照条件下,胡桃楸幼苗生长快,株高、地径分别为全光照的1.14、1.18倍;冠幅大,是全光照的1.40倍;叶片宽大,叶长和叶宽分别是全光照的1.25和1.36倍;分枝数明显少于全光照。3种光环境下胡桃楸幼苗地上部分生物量存在显著差异,地下部分差异不显著。叶片相对含水量随着光照的降低呈现逐渐增加的趋势;全光照条件下叶片饱和持水量与叶片干鲜比明显大于遮阴条件;3种光照条件下叶绿素含量差异显著。胡桃楸幼苗为适应不同光环境,在形态和生理方面都做出适应性调整,适当的遮阴处理有利于胡桃楸幼苗生长。     

入侵种喜旱莲子草对光照强度的表型可塑性反应

对外来人侵种喜旱莲子草[Alternanthera philoxeroides（Mart．）Griseb．]在不同强度光照处理中的表型可塑性反应进行了研究。结果表明：在高光照（100％）、中等光照（60．4％）、低光照（35．4％）和弱光照（16．5％）条件下,随光照强度的降低,分枝强度、基株株长、茎节长度随之下降,总生物量及根、茎、叶生物量显著减少;中等光强度处理喜旱莲子草根冠比显著低于其他处理;弱光条件下喜旱莲子草生长迟缓,呈直立状。研究结果表明,光照强度是影响喜旱莲子草种群生存与维持、生长和成功入侵、扩散的重要因子,同时也说明光照强度较低的生态系统喜旱莲子草入侵成功的机会很小。     

资源交互斑块性生境中两种不同分枝型匍匐茎植物的克隆内分工

以青藏高原和四川盆地过渡带两种不同分枝型匍匐茎植物野草莓 (Fragaria vesca)和过路黄 (Lysimachia christinae)为对象 ,研究它们在高光照低养分斑块和低光照高养分斑块组成的资源交互斑块性生境中的克隆内分工。结果显示 ,与资源的空间同质性处理 (I)和 (II)相比 ,资源的空间异质性处理 (III)和 (IV)中野草莓和过落黄的近端、远端和整个克隆片段的生物量和分株数均获得显著增加。生长在低光高养条件下的远端分株 ,若与高光低养的近端分株相连 ,相比连接到低光高养的近端分株 ,它们分配更多的生物量到地下部分 ;生长在高光低养条件下的远端分株 ,若与低光高养的近端分株相连 ,相比连接到高光低养的近端分株 ,它们分配更多的生物量到地上部分 ;生长在高光低养条件下的近端分株 ,若与低光高养的远端分株相连 ,相比连接到高光低养的远端分株 ,它们分配更多的生物量到地上部分。实验结果表明 ,资源交互斑块性生境中野草莓和过路黄均发生了克隆内分工。通过克隆内分工 ,克隆植物能有效的利用异质性分布的资源 ,缓解资源交互斑块性分布对克隆植物生长的不利影响     

不同养分条件下喀斯特适生物种植物间相互作用诱导的形态可塑性

研究非生物环境条件如何影响植物间相互作用及其诱导的形态可塑性,有利于揭示喀斯特适生植物物种同时应对多种环境因素变异的策略。本研究以鬼针草(Bidens pilosa)和大叶醉鱼草(Buddleja davidii)为对象,分别在养分施加和不施加两种处理下,对植物进行单独生长(对照)、种内和种间相互作用3种处理,探讨养分可用性对种内、种间相互作用诱导的生物量和形态特征可塑性的影响。结果表明：不加养分处理中,鬼针草和大叶醉鱼草种内相互作用下的总生物量分别减少9.2%和14.4%,主要导致竞争效应,种间竞争不显著;加养分处理中种内促进作用占主导,二者分别增加35.1%和41.3%,大叶醉鱼草表现为种间促进作用,增加34.6%,鬼针草不显著。与对照相比,种内相互作用不加养分处理降低大叶醉鱼草根生物量和鬼针草的叶生物量,养分增加时提高大叶醉鱼草茎生物量,降低鬼针草比叶面积;种间相互作用不加养分处理提高大叶醉鱼草根冠比等特征,降低茎、叶生物量,增加鬼针草的茎生物量并减少其根生物量,加养时提高大叶醉鱼草根冠比和根生物量以及鬼针草的地径。这些结果说明,非生物环境条件可以通过影响种内与种间相互作用的强度...     

光照强度驱动典型阴生植物三七的生理生态响应特征

为探究阴生植物三七(Panax notoginseng)对不同光照强度的生理生态响应特征,研究5种透光率(46.5% LT、21.8% LT、9.70% LT、5.10% LT、2.80% LT)下三七生理、形态和生长等各项指标的变化特征,并对其相关指标进行相关性、可塑性和主成分分析。结果表明:三七在高光(46.5% LT和21.8% LT)和低光(5.10% LT和2.80% LT)条件下各形态特征(株高、茎粗、单株叶面积)、生物量及相对生长速率(RGR)均有所降低;随着光照强度的降低,根生物量比(RMR)、最大净光合速率(P_n-max)、气孔导度(G_s)、光补偿点(LCP)和暗呼吸速率(R_d)都随之下降,而叶面积比(LAR)、比叶面积(SLA)、茎生物量比(SMR)和叶生物量比(LMR)却呈现升高的趋势。这些变化能够减少三七在高光下的光能捕获及消耗,而低光下的光能捕获和消耗则会得到加强。此外,阴生植物三七的形态特征表型可塑性指数均小于0.5,而光合生理(P_n-max、G_s、LCP、R_d)、LAR和根部生物量的表型可塑性指数则大于0.5,其可塑性较强,且P_n-max、G_s、LCP与RGR的相关系数分别高达0.581、0.558、0.574,这些结果表明光照强度驱动三七的响应特征主要为光合生理特性、LAR和根部生物量的变化。研究还发现三七在10%左右的透光率下生长发育较好。而在低光条件下,三七主要采取保守策略进行缓慢的碳获取和碳消耗,高光条件下则主要采取快速碳获取和碳消耗的冒险策略。研究阐明了三七对不同光照环境的响应策略,为三七的优质高效种植提供理论依据。     

营养和光照对不同生态幅风毛菊属植物幼苗形态可塑性的影响

以青藏高原东部4种不同生态幅的风毛菊属植物为试验对象,研究了不同营养和光照条件对风毛菊幼苗相对生长率、根冠比和比叶面积的可塑性影响.结果表明: 营养和光照条件对4个物种幼苗的3个形态特征变化呈现显著影响并存在一定的交互作用.这些形态特征的可塑性及其对营养和光照变化的响应模式存在一定的种间差异.物种与营养、光照的交互作用对风毛菊属幼苗的根冠比和比叶面积(P<0.001)存在一定的显著影响.4种植物幼苗的平均形态表型可塑性指数的大小与其生态分布相关,风毛菊幼苗的平均表型可塑性指数最大(0.71),是分布生境最多的一个物种.风毛菊属植物形态可塑性与其分布生态幅呈一定正相关关系.     

不同光照强度对入侵植物薇甘菊（Mikania micrantha）和飞机草（Chromolaena odorata）生长及生物量分配的影响

外来植物入侵严重威胁着当地生物多样性和生态系统功能,引发巨大经济损失,已成为日益严重的全球性问题。光是热带和亚热带森林生态系统植物生长最重要的限制性资源之一,对光的捕获和利用直接影响植物在自然生态系统中的生存和适合度。本研究以华南地区危害严重的入侵植物薇甘菊(Mikania micrantha)和飞机草(Chromolaena odorata)为研究对象,对比二者生长、生物量分配及叶片特征对光照强度变化的响应,从而验证假设:外来植物入侵力受有效光辐射的限制,光照是影响不同演替阶段林型具有不同可入侵性的重要原因之一。研究结果表明,3%—60%全光照下两种外来植物均可存活,并显示较灵活的生物量分配策略,可见其对光照具有广适性,为其广泛分布提供生态学基础。低光严重抑制了两种外来植物的生物量积累,这可能是导致演替后期季风林入侵现象少的主要原因之一。对比两种植物叶片特征对光照强度变化的响应,高光下薇甘菊SLA降低,LAR、LARMR减小,叶片变小变厚,有利于植株保持强光下的水分平衡;低光下薇甘菊增加SLA和LAR,叶片变薄变大,增大对光的截获面积,以实现对光强减弱的适应。相比薇甘菊,3种光照处理对飞机草的SLA、LAR、LARMR无显著影响。以上结果提示:(1)光照影响所在群落对外来植物入侵的抵抗力;(2)攀援植物薇甘菊较丛生型草本飞机草对变化的光环境在叶片水平上具有更高的形态可塑性,有效寻觅光资源。     

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。     

养分增加提高大狼耙草入侵种群的生长和竞争能力

为了探讨大狼耙草的入侵风险,该文通过同质种植园实验,研究了不同养分水平下大狼耙草河北、江苏、江西和广西4个入侵种群在单种和各种群与近缘本地植物金盏银盘混种时的生长和竞争响应。结果表明:(1)单种时4个种群的株高、分枝数和总生物量在高养分下显著高于低养分下,繁殖比在低养分下显著高于高养分下(江苏种群除外); 混种时4个种群各生长参数的竞争响应在高养分下小于低养分下的。(2)各养分下,广西和江西种群的株高和总生物量显著高于河北种群,广西种群的分枝数最多[低、中和高养分下分别为(12±0.86)、(16.83±0.95)和(21.83±1.14)]; 河北种群的繁殖比在低养分 [(47.33±3.29)%]和高养分 [(25.74±2.82)%]下最高,且显著高于同养分下的广西种群 [低养分为(30.92±1.78)%和高养分为(19.77±1.22)%]。中养分下,河北种群总生物量的竞争响应(-0.51±0.04)显著大于广西种群(-0.35±0.06),繁殖生物量的竞争响应(-0.46±0.03)也显著大于广西种群(-0.28±0.07)。综上表明,高养分提高大狼耙草的生长和竞争能力,生长和竞争能力在种群间有差异,养分增加和入侵种群间基因流可能会潜在地提高大狼耙草的入侵风险,该研究结果有助于预测入侵植物的入侵风险。