外来入侵植物腺龙葵在我国的适生区预测

【目的】全球恶性杂草腺龙葵最早于20世纪80年代入侵我国辽宁,90年代以后在河南被发现,近年来在新疆和北京都有入侵记录。明确其潜在的适生区对制定防控措施具有重要意义。【方法】通过查找全球生物多样性信息数据库、标本记录、文献信息以及实地调查等途径获得了腺龙葵在全球的分布点,利用Maxent生态位模型模拟了其适应的气候生态位,并投影到中国预测了其潜在适生区。【结果】适生区预测结果显示,腺龙葵在我国存在广阔的适生区,除海南、广东、黑龙江、吉林外的27省区都存在其适生区。【结论】腺龙葵在我国进一步扩散蔓延的风险极高。建议对新入侵地采取早期监测预警和根除措施,并加大对适生区内进口货物接受区的监测力度,以预防其再次入侵。     

外来入侵植物刺萼龙葵在我国的分布格局与早期监测预警

【目的】刺萼龙葵是20世纪80年代入侵我国的检疫性外来植物,目前已在东北和西北地区广泛分布并对农牧业生产造成极大危害,急需明确其时空分布格局和潜在扩散动态,为其早期监测预警提供依据。【方法】首先,利用实地调查、标本和文献查询途径获得的地理分布信息重建刺萼龙葵在我国的扩散历史和分布格局;其次,通过物种分布模型预测其潜在的分布区;最后,融合时空动态和潜在的扩张趋势,利用空间分析模型划定早期监测预警的区域。【结果】刺萼龙葵最早于1980年在辽宁省朝阳市被发现,其后不断沿河流和公路等扩散蔓延。2000年以后相继在内蒙古、北京、河北、吉林以及新疆等省区发现其入侵种群。截至目前,已扩散到了7个省的54个县区。适生区预测结果表明,其在我国存在广阔的潜在分布区,目前还处在快速扩散阶段,没有达到饱和阶段。【结论】刺萼龙葵在我国还处在快速扩散阶段,远没有达到饱和,华北平原是其潜在扩散的高风险区,建议加强对其扩散前沿带包头、张家口、北京、秦皇岛一线的监测力度,以抑制其进一步扩散蔓延。     

重要外来入侵植物随南水北调工程传入京津冀受水区的风险评估

【目的】外来物种在入侵地的扩张蔓延是其造成危害的关键。南水北调工程可为已入侵外来物种的进一步扩张蔓延提供通道和驱动力。风险评估可为预防入侵植物通过该途径的扩散蔓延提供依据。【方法】以国家重点管理外来入侵物种名录中的入侵植物为研究对象,根据生物入侵的发生过程(传入、定殖、扩散、危害)构建了包括4个层次29个指标的外来物种入侵综合风险评估的指标体系,规范了风险指数的计算方法,系统评估了24种入侵植物沿南水北调输水通道向北扩散而入侵京津冀受水区的风险。【结果】紫茎泽兰和互花米草的入侵风险值(R)相对较低(R0.6),其余22种入侵植物的风险值均较高(R0.6),其中,喜旱莲子草、凤眼莲和大薸3种外来水生植物的入侵风险等级最高(R0.8)。【结论】南水北调工程可能会促进入侵植物向北扩张蔓延并最终入侵京津冀受水区。建议尽早开展监测预警工作,以控制入侵物种随南水北调工程的扩张蔓延,进而阻止或降低其对京津冀尤其是华北最大水源地——白洋淀和雄安新区生态环境的威胁。     

基于MAXENT模型预测齿裂大戟在中国的潜在分布区

【背景】齿裂大戟原产于北美,是近年来入侵我国的一种检疫性杂草。目前,该杂草已在我国的华北、华东和西南建立种群,并呈扩散蔓延趋势。由于该入侵植物具有极强的繁殖能力,一旦大面积扩散势必造成极大损失,急需通过风险评估明确其未来的扩散趋势,进而制定早期预警措施。【方法】使用MAXNET模型,运用齿裂大戟在原产地和中国的已知分布数据及筛选后的环境变量,结合地理信息系统(Geographic information system,GIS)及其生活史特征和环境适应特性,直观和定量地预测了该原产北美的植物在中国的适生范围,并采用受试者工作曲线(Receiver operator characteristic curve,ROC)分析方法对模型预测结果进行了检验。【结果】齿裂大戟在我国有较为广阔的潜在分布区,其中高风险区主要集中在地处33°~40°N,109°~119°E的北京、天津、河北南部、河南北部、山东中北部、山西南部和陕西西安等地。【结论与意义】结合齿裂大戟在我国的分布现状和传入扩散特性,划定了其在我国潜在的高风险区域,为制定预防和控制入侵植物进一步传入和扩散的早期预警和监测措施提供科学依据。     

北美刺龙葵在中国的适生区预测

【背景】北美刺龙葵是一种全球广泛分布的恶性杂草,已被列入我国进境检疫性有害生物名单。近年来北美刺龙葵不断随进口货物传入我国,明确其传入途径和适生区对控制其入侵具有重要意义。【方法】采用GIS、空间统计学、Maxent生态位模型等方法分析了北美刺龙葵的传入途径与潜在分布区,并通过ROC分析法对模型进行检验。【结果】跨区域农产品贸易是北美刺龙葵全球扩散的驱动力与传入我国的主要途径。生态模型预测结果表明,北美刺龙葵在我国具有广阔的适生区,除黑龙江、吉林、内蒙古、青海、甘肃、西藏、四川西北部以外的区域都是其在我国的适生区,其中高风险区主要集中在东部和南部沿海、西南边境和新疆的部分地区。AUC值为0.789,表明本研究建立的Maxent模型的预测能力较强,能够很好地拟合物种已知分布的环境生态位。【结论与意义】北美刺龙葵在我国的传入风险极高。基于北美刺龙葵在我国的主要传入途径与潜在扩散媒介的时空分布,划定了重点监测的区域,建议对适生区内极易传入的高风险区如港口、机场、物流中转站、加工厂等开展早期监测预警,以预防其再次入侵与进一步扩散蔓延。     

惠州口岸进境粮谷外来杂草调查与监测

【目的】随着国际农产品贸易的发展,外来杂草入侵我国的形势越来越严峻。对惠州口岸进境粮谷外来杂草进行调查与监测,能够为惠州口岸进境粮谷检疫监管工作提供参考。【方法】通过实地调查、监测,对惠州口岸进境粮谷厂区及周边外来入侵杂草的种类组成、分布、生活型、原产地、入侵途径和危害程度进行了分析。【结果】惠州口岸进境粮谷厂区及周边外来杂草有12科28种,其中,检疫性杂草有4种。在外来入侵杂草中,菊科植物种类最多,生活型以一年生草本为主;原产地以美洲为主,主要以无意引入,有7种杂草较严重危害当地生态环境。【结论】首次调查和总结了惠州口岸进境粮谷厂区及周边外来入侵杂草的名单和类别,提出了外来杂草口岸防控的建议。     

双雄雀麦传入中国的风险评估

【目的】原产地中海地区的双雄雀麦,已成为入侵地的重要农田杂草,给多国农牧业生产带来重大损失。我国口岸已多次从进境动植物及其产品中截获双雄雀麦,应对其入侵风险进行评估。【方法】参照有害生物风险分析程序对其危害性进行评估,应用多指标综合评估方法确定其入侵我国的风险等级。【结果】通过定性和半定量风险分析,得出双雄雀麦在中国的综合风险值(R)为2.12。【结论】双雄雀麦在我国属高风险有害生物,建议口岸检疫部门加强入境农产品的检疫监管和监测调查,及时发现并进行防除。     

不同植物(组合)对入侵杂草黄顶菊功能性状的影响

【目的】外来植物的入侵能力与其性状之间的关系是入侵生态学中的基本问题之一。外来植物成功入侵具备哪些植物功能性状,一直是研究的热点问题,研究和把握这些性状对外来植物的入侵机理研究具有重要的现实意义。【方法】利用同质园实验,以入侵植物黄顶菊为研究对象,设置不同的植物(或组合)与黄顶菊竞争处理,研究不同植物(组合)对黄顶菊植物功能性状的影响,从而探究不同植物对黄顶菊的抵御能力。【结果】地肤、苘麻、苏丹草和苏丹草与地肤、黄花草木樨组合对黄顶菊有一定抑制作用,混种处理中黄顶菊的生物量、分枝数、株高显著低于黄顶菊单种处理,且对叶片功能性状、根功能性状、植株的全C和全N量等都有一定程度的影响。而反枝苋、反枝苋和紫花苜蓿组合对黄顶菊的生长有一定的促进作用,混种处理中黄顶菊的生物量与全C、全N含量较单种黄顶菊显著增加。【结论】不同植物与黄顶菊竞争生长对黄顶菊的影响不同,地肤和苘麻可以显著地抑制黄顶菊的主要功能性状生长发育,而反枝苋和紫花苜蓿促进黄顶菊生长发育。     

外来入侵植物肿柄菊在云南的分布特征及其影响因素

公路网是外来入侵植物肿柄菊(Tithonia diversifolia)进行远距离传播的主要途径,近些年肿柄菊在云南表现出迅速的扩散态势和较强的入侵能力。为探讨肿柄菊沿公路进行扩散过程中各种环境因素对群落建立的影响,本研究通过大范围沿公路实地调查,分析肿柄菊的扩散和分布特征及其影响因素。结果表明:肿柄菊分布于云南省北热带、南亚热带、中亚热带和北亚热带等多种气候类型区,分布区覆盖云南省71个县(区),与10多年前相比肿柄菊有明显的向北和向高海拔扩散趋势。肿柄菊向更高纬度和海拔扩散过程中,气候因素对群落分布有一定影响;在较低纬度和海拔区域肿柄菊的分布主要受人为干扰的影响。不同路缘生境类型影响肿柄菊沿公路扩散范围,植被郁闭度较低的草地、经济林地、农田等生境有利于群落的建立;而植被郁闭度较高原始林地和次生林地不利于群落建立。公路在肿柄菊的远距离扩散过程中起着重要作用,车流量大、车速高的高等级公路更有利于肿柄菊扩散,云南密集的高速公路网促进了肿柄菊沿公路扩散效率,加速了肿柄菊侵占新领地的过程。随着公路交通的快速发展,肿柄菊的扩散速度也明显加快,今后应对其种群发展趋势进行跟踪监测,以期为肿柄菊入侵预警提供基础信息。     

广聚萤叶甲和豚草卷蛾对广西来宾豚草的联合控制作用

【背景】豚草已成功入侵广西来宾,对当地生物多样性、农业生产和居民健康造成了严重影响。广聚萤叶甲和豚草卷蛾均为豚草的重要专一性天敌,在湖南等地已有效抑制了豚草的扩散蔓延。【方法】为考查2种天敌在广西对豚草的联合控制作用,于2009年5月24日在广西来宾豚草入侵地区同时释放广聚萤叶甲和豚草卷蛾(2种天敌释放密度均为1170头.hm-2)。【结果】至2009年8月29日释放区内豚草植株死亡率达98%以上,且天敌迅速向邻近豚草发生区扩散,2种天敌对扩散区豚草的控制率可达50%～60%。【结论与意义】2种天敌对豚草具有显著的控制效果,建议在广西大面积推广应用。     

不同植物对黄顶菊根际土壤微生物和土壤养分的影响

[目的] 不同植物对外来入侵植物的抵御能力不同,研究不同植物对入侵植物根际土壤生态的影响可为筛选入侵植物的竞争替代植物提供科学依据。[方法] 利用同质园试验,以入侵植物黄顶菊为研究对象,设置黄顶菊单种、黄顶菊与不同植物（地肤、苘麻、苏丹草、反枝苋）混种处理,采用磷脂脂肪酸分析方法来研究不同植物对黄顶菊根际土壤微生物群落结构的影响,并结合土壤养分的变化探究不同植物对黄顶菊根际土壤生态的影响。[结果] 与黄顶菊单种相比,地肤和苘麻降低了黄顶菊根际微生物的总含量,改变了黄顶菊根际微生物群落结构。地肤、苘麻能竞争性抑制黄顶菊对铵态氮的吸收,从而抑制黄顶菊的生长。[结论] 不同植物的抵御能力与其土壤生态有关,替代植物通过改变黄顶菊根际土壤微生物,抑制黄顶菊对氮的吸收,从而抑制黄顶菊的生长,实现对黄顶菊的替代控制。     

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。     

Invasion dynamics and potential spread of the invasive alien plant species Ageratina adenophora (Asteraceae) in China

Ageratina adenophora (Sprengel) R. King & H. Robinson (=Eupatorium adenophorum Sprengel) is one of the worst invasive alien species in China. Since A. adenophora was first noticed in Yunnan Province of China in the 1940s, its rapid spread has caused an ecological problem in south‐western China. Understanding its historical invasion pattern and its potential for further spread is needed to plan the management of the species. We reconstructed the historical process of its invasion and analysed its ecological preferences in the invaded region. After a lag phase of 20 years (1940–60), A. adenophora spread rapidly throughout the south and middle subtropical zones in Yunnan, Guizhou, Sichuan, and Guangxi, China, with an average expansion rate of 20 km per year. It spread relatively slowly in north subtropical areas, with an average expansion rate of 6.8 km per year. It has not established in warm temperate areas within the invaded regions. Although range expansion in Yunnan stopped after 1990, the expansion of its range into neighbouring provinces indicates that A. adenophora has not reached the full potential of its distribution and its range is still rapidly expanding within China. We applied ecological niche modelling (GARP — Genetic Algorithm for Rule‐set Prediction) to predict potential invasion areas in mainland China on the basis of occurrence points within colonized areas where A. adenophora has reached equilibrium. The predictions, confirmed by the range of values of four key environmental parameters, generally match the parameters of the geography and ecology in the invaded region. Southern and south‐central China have climatic conditions suggestive of a high potential for invasion by A. adenophora. Climatic conditions in northern and western China appear unsuitable for A. adenophora. Urgent measures should be taken to prevent this species from further spreading into the vast areas of potential habitat in southern and south‐central China.     

3种菊科入侵植物不同生长时期的土壤酶活性和养分变化

【目的】黄顶菊、三叶鬼针草和豚草是我国危害较严重的3种菊科入侵植物。了解3种菊科植物生长过程中土壤养分和酶活性的变化,可以为研究其入侵机制提供依据。【方法】在中国农业科学院植物保护研究所廊坊中试基地开展同质园实验,比较分析了黄顶菊、三叶鬼针草和豚草3种菊科入侵植物在幼苗期、旺盛生长期和生殖生长期根际土壤养分和酶活性的变化。【结果】3种外来菊科植物的生长时期对土壤养分和酶活性存在显著影响。3种外来植物入侵域的土壤速效磷、硝态氮含量以及磷酸酶活性随生长时期变化都表现出先升高后降低的趋势,均在旺盛生长期达到最大值。入侵域土壤速效磷和硝态氮含量的变化趋势与狗尾草明显不同。3种外来植物入侵降低了土壤速效钾含量,提高了土壤脲酶、磷酸酶活性。【结论】3种外来菊科植物的入侵改变了土壤养分和酶活性,创造出更有利于自身生长和繁殖的条件,以利于其进一步扩张。     

黄顶菊对入侵地群落动态及植物生长生理特征的影响

为明确黄顶菊对入侵地植物群落和土著植物生理生长的影响机制,采用同质园试验对入侵和非入侵土壤的植物群落开展了整个生育期动态监测,并分析了黄顶菊入侵对狗尾草、羽叶鬼针草、灰绿藜、地肤4种土著植物生长和生理特征的影响规律。结果表明:黄顶菊入侵土壤植物群落多样性指数低于非入侵地,且有季节性差异,随生育期的推进差异逐渐减小;黄顶菊对本地植物的生长指标有显著影响(P0.05),随时间变化显著,但存在物种差异;4种植物的净光合速率(Pn)、气孔导度(Cd)、蒸腾速率(Tr)在非入侵土壤生长显著高于入侵地土壤(P0.05);而4种植物在入侵土壤生长的比叶面积(SLA)、比根长(SRL)、比根面积(SRA)显著高于本地土壤(P0.05)。综上,黄顶菊入侵抑制了本地植物的光合效率,减少了生物量的积累,导致本地植物群落的生物多样性水平降低,但表现出季节差异;不同物种对黄顶菊入侵胁迫的响应表现种间特异性,为理解入侵种对群落结构影响和实现入侵生境恢复提供了理论依据。     

黄顶菊对不同入侵地植物群落及土壤微生物群落的影响

为明确不同入侵地植物群落和土壤生态对黄顶菊入侵的反馈机制,选取天津静海(JH)、河北沧州(CZ)、河北衡水(HS)及河南安阳(AY)4个黄顶菊入侵典型区域,研究黄顶菊对不同入侵地植物群落多样性、土壤理化及土壤微生物群落结构的影响,并进一步揭示植物群落、土壤养分和土壤微生物之间的相关关系。结果表明,黄顶菊入侵显著降低了JH、CZ和HS的植物群落多样性指数(P0.05),改变了四个地区的土壤理化性质,显著升高了不同入侵地真菌PLFA的含量、总PLFA的含量、真菌/细菌和革兰氏阴性菌/革兰氏阳性菌(P0.05),降低了土壤微生物的Margalef丰富度指数(P0.05),但均存在地区间差异;RDA和相关分析的结果表明,硝态氮、全氮的含量对植物群落的影响较大,而铵态氮的含量对土壤微生物群落结构的影响较大,除丰富度指数外,植物群落与土壤微生物群落的多样性指数之间存在显著的负相关关系(P0.05)。总之,黄顶菊改变了入侵地植物群落多样性,并且对入侵地土壤理化性质和土壤微生物群落结构产生了显著影响,且存在地区差异。本研究将为更好的理解外来植物的入侵机制及制定相应的防控策略提供理论依据。     

AM真菌影响入侵植物黄顶菊与本土物种狗尾草竞争生长的机理研究

该研究以入侵植物黄顶菊[Flaveria bidentis(L.)Kunt]和本土伴生植物狗尾草为材料,通过筛选出黄顶菊单一优势群落AM真菌,于温室盆栽条件下,采用2物种单播、混播以及接种AM真菌和不接种共6个处理,分析AM真菌对黄顶菊和狗尾草的根系侵染率、相对竞争强度、植株氮磷钾光合利用率、以及丙二醛含量和保护酶活性的影响,探讨AM真菌对黄顶菊与狗尾草竞争生长的机理。结果显示:(1)黄顶菊根际土壤AM真菌共包括4属10种,其中优势种为Glomus constrictum、Glomus perpusillum、Glomus reticulatum;盆栽接种AM真菌后,黄顶菊的根系侵染率显著高于本土伴生植物狗尾草,但接种AM真菌后黄顶菊相对竞争强度显著降低了29.57%,却对狗尾草相对竞争强度无显著影响。(2)接种AM真菌使黄顶菊植株光合氮、磷、钾利用率显著升高,但对伴生植物狗尾草的光合氮、磷、钾利用率均无显著影响。(3)接种AM真菌对黄顶菊植株POD和CAT活性以及MDA含量无显著影响,但显著增加了SOD和APX活性,而伴对生植物狗尾草的POD、CAT和APX活性均显著降低,MDA含量显著提高。研究表明,AM真菌对黄顶菊和狗尾草具有不同的选择性,AM真菌的定植促进了黄顶菊的竞争生长,增加了植株N、P含量、光合养分利用率以及抗氧化酶活性;但显著降低了本土伴生植物狗尾草的N、P吸收以及抗氧化酶活性。因此,AM真菌在竞争生长中对黄顶菊产生了偏利反馈,有助于黄顶菊的入侵。