地上-地下植食性天敌对入侵植物空心莲子草与本地种莲子草种间关系的影响

生物入侵是全球生物多样性的主要威胁,外来种与本地种的种间竞争能力会影响其能否成功入侵。本研究选用入侵植物空心莲子草和其本地同属种莲子草为对象,探究其专食性天敌莲草直胸跳甲与南方根结线虫对空心莲子草与莲子草的生长及种间关系的影响。结果表明: 与无天敌胁迫相比,线虫处理显著降低了莲子草的株高(28.1%),但显著增加了空心莲子草的株高(52.8%)和莲子草的地上生物量(63.7%);跳甲处理显著降低了莲子草的株高(40.7%),对空心莲子草无显著影响;而跳甲与线虫的共同胁迫显著降低了莲子草的株高(35.3%)和空心莲子草的地下生物量(62.2%),显著增加了莲子草的地上生物量(69.1%);天敌胁迫对两种植物的茎粗、分枝数和根长均无显著影响。无天敌作用下,两种植物的相对邻体效应指数(RNE)均为正值,且空心莲子草的RNE比莲子草高21.3%;天敌胁迫下,空心莲子草的RNE均为负值,而莲子草的RNE在线虫或跳甲单独胁迫下为正值,在线虫和跳甲共同胁迫下为负值。表明地上-地下天敌互作可以使两种植物的种间关系发生改变,并可能促进空心莲子草的入侵。     

两种入侵能力不同的莲子草光合系统稳定性的比较研究

为揭示恶性杂草空心莲子草入侵的部分机制,并为采取防控措施降低其危害提供理论依据,比较了空心莲子草与其同属的入侵能力相对较弱的刺花莲子草对光氧化胁迫(由10μmol·L-1甲基紫精在光强100μmol·m-2·s-1条件下诱导产生)的生理响应。结果表明:在光氧化胁迫下,空心莲子草和刺花莲子草两者的叶绿素、类胡萝卜素、总酚和类黄酮含量均显著下降,叶片细胞死亡率相应升高,但空心莲子草对光氧化胁迫具有较高的忍耐性,这可能与其总酚和类黄酮含量以及DPPH·(1,1-二苯基苦基苯肼)自由基清除能力有关。这种特性可能是空心莲子草光合系统稳定性更高、入侵能力更强和危害性更大的重要因素之一。     

Effects of elevated temperature on chemistry of an invasive plant,its native congener and their herbivores

增温对莲子草属入侵植物与本地同属植物化学物质组成和天敌昆虫的影响 气候变暖影响植物生长和生理活动,然而气候变暖如何改变入侵植物化学物质组成并间接影响其与植食性昆虫互作还少有报道。本研究以入侵植物空心莲子草(Alternanthera philoxeroides)及其本地同属 植物莲子草(A. sessilis)为对象,探究增温对其叶片化学物质组成的影响并进一步检验这些变化如何影响两 种植食性昆虫虾钳菜披龟甲(Cassida piperata)和斜纹夜蛾(Spodoptera litura)的生长发育。通过模拟增温实验,探究增温对空心莲子草和莲子草13个叶片化学物质的影响,并用其饲养两种植食性昆虫,测量它们的生长和发育时间。研究结果显示,增温显著改变了空心莲子草和莲子草叶化学物质组成;增温降低了空心莲子草叶片氮浓度,增加了莲子草叶片总黄酮和总酚浓度;增温对其它营养物质(果糖、蔗糖、总可溶性糖和淀粉)随物种和具体物质发生改变;采用增温处理的莲子草饲养的虾钳菜披龟甲蛹重和斜纹夜蛾幼虫重量,以及增温处理的空心莲子草饲养的斜纹夜蛾幼虫重量,显著低于对照不增温处理;此外,采用增温处理的莲子草饲养的斜纹夜蛾幼虫发育时间显著延长。这些结果表明,增温对植物化学物质组成的影响随物种发生变化,增温对入侵植物和本地植物化学物质组成的影响间接改变了其与植食性昆虫的互作关系。     

入侵种喜旱莲子草——主要天敌昆虫

喜旱莲子草是一种水陆两栖的重要入侵杂草,中国首批16种重要入侵物种之一.本文介绍了生物防治喜旱莲子草的天敌昆虫莲草直胸跳甲Agasicles hygophila、Vogtia malli、Amynothrips andersoni、阿根廷跳甲Disonycha argentinensis、Systena nitentula和虾钳菜披龟甲Cassida piperata等天敌的分类地位、形态特征、生物学、生态学特性以及国内外寄主专一性研究、释放效果与评价.     

福寿螺取食对空心莲子草生长和繁殖的影响

福寿螺(Pomacea canaliculata)和空心莲子草(Alternanthera philoxeroides)是我国南方淡水生态系统中常见的两种入侵生物, 空心莲子草是福寿螺的植物性食物之一。以福寿螺和空心莲子草为研究对象, 研究了不同福寿螺取食强度对空心莲子草生长和繁殖的影响, 探讨了两者之间的相互关系。结果表明: 与对照相比, 福寿螺取食抑制了空心莲子草的生物量积累, 但不同取食强度的影响存在差异。在每盆1、3 只取食强度下, 空心莲子草鲜重先下降然后上升, 而在每盆5、7 只取食强度下, 其鲜重一直保持下降的趋势。与处理前相比, 福寿螺取食下空心莲子草的节数和分枝数均增加(每盆7 只除外), 而叶片数一直保持下降的趋势。每盆7 只福寿螺的取食强度下, 空心莲子草的花数显著高于对照(P<0.05), 为对照的10.5 倍(处理20 天时)。可见, 福寿螺取食在一定程度上抑制了空心莲子草的生长, 但空心莲子草对不同的取食强度产生不同的生长响应。低取食强度可能促进了空心莲子草的营养生长, 高取食强度抑制了空心莲子草的营养生长, 却促进了其有性繁殖。同时, 福寿螺对空心莲子草叶片的取食偏好性优于其茎秆。     

空心莲子草叶甲对越冬保护的响应与控害效能

空心莲子草叶甲Agasicles hygrophila是入侵杂草空心莲子草Alternan thera philoxeroide的重要天敌,冬春季低温冰冻是影响其安全越冬的关键胁迫因子。为了探明采取保护措施是否能提高越冬后的种群基数问题,在低温冰冻天气来临前,用塑料膜覆盖网室构建空心莲子草与空心莲子草叶甲保护生境(PH),分低温期(2009年1月21日至4月9日)、升温期(4月15日至5月1日)与自然生境(NH)中叶甲成虫初现期(从6月1日至29日)3个阶段,调查比较PH与NH两类生境中空心莲子草叶甲种群数量、结构、空间生态位分布特征及控害效能。结果表明:在保护生境中,低温期空心莲子草叶甲不休眠,且能安全越冬,当晴天温度较高时,成虫主要在直立茎或嫩枝上活动取食、补充营养,而在阴雨低温天气则停留在匍匐草层或土壤表层、缝隙中,少活动。随着气温回升,成虫转移到直立茎生态位上活动取食,并于4月上旬开始产卵繁殖,种群数量迅速增加,对空心莲子草的地上部分有较好的控制效果。在自然生境中,直到6月初才见少量成虫活动,此时草生长茂密,较低的空心莲子草叶甲种群难以发挥生防因子的作用。比较两种生境中6月1日与6月15日的控草效果显示,空心莲子草株高增长率分别为:PH-13.91%,NH-2.94%,NH中空心莲子草株高极显著高于PH,且单株生物量的控制率为PH(47.56%)极显著高于NH(4.89%)。在6月15日与29日的调查表明,单株叶片控制效果PH极显著优于NH,PH中的空心莲子草茎上均无叶,叶片或被取食殆尽、或被害后干枯脱落。茎被害率、茎蛀孔数与蛀茎率均为PH极显著高于NH。结果说明覆膜保护能显著提高叶甲越冬种群基数,使其提前进入繁殖期,从而能更有效地控制生境中的空心莲子草。     

完全水淹条件下空心莲子草的生长、存活及出水后的恢复动态研究

为了判断入侵植物空心莲子草(Alternanthera philoxeroides)能否在河岸带的水淹环境中生存,实验研究了空心莲子草在30、60、90 d和120 d的完全水淹条件下的形态变化、生物量变化、存活及出水后的恢复生长状况.结果发现,空心莲子草在完全水淹条件下分枝的伸长生长加剧,并能快速产生新的叶片,但总生物量及地下部分生物量显著降低.空心莲子草在完全水淹处理后有很高的存活率,淹没120 d后存活率仍高达90%.水淹处理结束后,植株能够迅速地开始恢复生长,但恢复生长能力随着水淹持续时间的延长而逐渐降低.结果表明,空心莲子草有很强的水淹耐受能力,能够在江河河岸带生存,但在水淹持续时间较长的距水面较近的地段可能生长较差.     

喜旱莲子草在中国的入侵和扩散动态及其潜在分布区预测

喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)是苋科莲子草属的一种多年生草本植物, 原产于南美洲, 19世纪末侵入我国以后, 经过50年左右的停滞期, 在我国中部和南部的广大区域迅速蔓延传播, 已成为我国分布最广、危害最为严重的杂草之一, 目前分布范围仍在扩大。本研究基于大量的标本分布数据, 使用生态位模型(GARP)对其在中国的潜在扩散区域进行了预测。结果表明: 喜旱莲子草抗逆性较强, 坡度、汇流累积量、年均温、年降雨量对其分布影响较大; 而海拔、日照等对其分布影响较小。目前, 喜旱莲子草的潜在入侵区仍大于实际分布区, 因此, 预测该物种还将会继续扩散。容易被入侵的地区包括了除青海、西藏、四川西部、新疆南部、甘肃西部、吉林、黑龙江、内蒙古北部以及海南以外的中国大部分地区, 其中陕西、山西以及甘肃东南部不仅属于最易被入侵的地区, 且邻近地区已被入侵, 因此应采取紧急措施防止喜旱莲子草侵入和扩散。     

莲草直胸跳甲取食对空心莲子草和莲子草克隆整合的影响

很多外来入侵植物都具有克隆生长习性,探究克隆整合特性与外来克隆植物入侵性间的关系对阐明其生态适应性及入侵机制具有重要的意义。本研究以入侵植物空心莲子草及其本地同属种莲子草为研究对象,比较在生防昆虫莲草直胸跳甲的取食下,克隆整合对两种植物先端分株、基端分株及整个克隆片段生长和生物量分配的影响。结果表明: 在莲草直胸跳甲取食下,有克隆整合的空心莲子草先端分株的叶片数、茎长、分株数及整个克隆片段的地径均显著高于无克隆整合植株,其基端分株及整个克隆片段的地下生物量和总生物量相较于无克隆整合植株分别降低了78.2%、60.9%和48.7%、37.2%;有克隆整合的莲子草先端分株的地径及整个克隆片段的叶片数与无克隆整合植株相比显著增加,其基端分株数显著降低了21.7%,而其先端分株、基端分株及整个克隆片段的生物量均无显著差异。耗益分析表明,在莲草直胸跳甲取食下,空心莲子草先端分株的分株数与生物量及莲子草先端分株的分株数均能通过克隆整合显著受益,而两种植物基端的分株数、生物量的耗益则不受克隆整合处理的影响。这些结果表明,克隆整合虽能在一定程度缓解莲草直胸跳甲对于两种植物先端分株的取食压力,且空心莲子草的克隆整合作用要强于莲子草,但在整个克隆片段水平上,两种植物并不能通过克隆整合显著获益。     

脂肪酸甲酯法检测空心莲子草入侵影响土壤微生物群落结构的初步研究

空心莲子草是我国2003年公布的第一批外来入侵物种。为了进一步了解该植物的入侵机制,采集湖北咸宁、仙桃和武汉三地的土样,采用土壤脂肪酸甲酯谱图分析的方法探讨该植物入侵对土壤微生物的影响。结果显示：空心莲子草入侵后土壤可培养细菌、真菌的数量显著增加,而放线菌的数量显著下降。脂肪酸分析表明土壤微生物群落结构发生一定程度的改变,但其变化因土壤的不同而有差异。     

Decomposition dynamics of invasive alligator weed compared with native sedges in a Northland lake

Invasive weeds have been shown to alter ecosystem processes such as decomposition and nutrient cycling. However, little is known about the effects of introduced biocontrol agents on these processes. This study examined the effects of alligator weed (Alternanthera philoxeroides) and its biocontrol agent, the alligator weed flea beetle (Agasicles hygrophila), on nutrient cycling in a northern New Zealand lake. Alligator weed litter decomposed significantly faster than either of two native sedge species (Schoenoplectus tabernaemontani, Isolepis prolifer) in a litterbag experiment. In addition, the presence of the alligator weed flea beetle resulted in large amounts of decaying alligator weed litter entering the lake in early summer. Both the timing and magnitude of this litter input were uncharacteristic of seasonal biomass dynamics of the native sedges. Combined with alligator weed?s rapid decomposition, this indicates altered patterns of nutrient cycling at the lake, with potential flow-on effects including facilitation of further weed invasion.     

利用传统生物防治控制外来杂草的入侵

随着国际贸易的日益频繁,外来有害植物入侵,严重威胁我国的自然环境和生物多样性。利用从原产地引入食性较专一的天敌来控制外来杂草是杂草生物防治的主要方式之一,有保护环境一劳永逸的效果。简要介绍了国际生物防治概况,统计表明全世界至少有133种目标杂草进行生物防治,主要分布在菊科、仙人掌科和含羞草科,63科369种无脊椎动物和真菌作为杂草生物防治的天敌,利用最多的天敌是鞘翅目象甲科和叶甲科昆虫,其中大多数项目是治理外来杂草的。杂草生物防治最活跃的国家依次为美国、澳大利亚、南非、加拿大和新西兰。重点论述了利用传统生物防治方法防治外来杂草的经典项目、国内外研究概况,以及目前面临的问题和应用前景。我国杂草生物防治起步晚,传统杂草生防的目标杂草有4种,紫茎泽兰、空心莲子草、豚草和水葫芦,其中,空心莲子草的生物防治获得成功。共引进天敌14种,输出天敌23种,与世界上生物防治先进的国家比尚有距离。中国应充分借鉴国际成功经验,对外来杂草开展生物防治。中国的生物多样性在世界上占有十分独特的地位,将在生物多样性保护中发挥重要作用。     

Control and spread of Alligator Weed Alternanthera philoxeroides (Mart.) Griseb., in Australia: lessons for other regions

Biological control of alligator weed Alternanthera philoxeroides (Mart.) Griseb. has been successful in limiting growth in water in areas with mild or warm winters, but not on land. Until recently, herbicides have had very limited short term and no long term effectiveness. Several herbicides that now provide better control include: glyphosate over water, and metsulfuron and dichlobenil on land and in shallow water. The latter two are limited by lack of selectivity, contamination of water, and cost. Mechanical or manual control has provided local eradication of the weed at a few locations where infestations were small. Alligator weed is still spreading with new outbreaks on New South Wales, Australia (NSW) coastal beach areas and coastal river systems, and on inland waterbodies. Its use as a cultivated vegetable by some ethnic communities has resulted in many new locations in all eastern Australia states: Queensland to Tasmania. It is predicted that it will spread throughout much of coastal and inland southern Australia. The difficulties with management of this weed indicate that every effort should be made to prevent further invasion of wetlands and, in particular, its introduction to Africa, where it is predicted that all wetlands could support destructive levels of alligator weed growth.     

水流对莲草直胸跳甲种群存活和扩散的影响

【背景】水流是外来入侵生物传播蔓延的重要方式之一,特别是水生生物。水生杂草在水流传播过程中也经常携带其天敌从一个地方传播到另一个地方,如莲草直胸跳甲经常随着空心莲子草在水流中传播。研究水流对莲草直胸跳甲存活的影响及其对种群迁移的间接协助作用,可为解析该天敌抵御洪涝灾害和借助水流传播的能力提供科学依据。【方法】本研究以莲草直胸跳甲为研究对象,在室内进行水流模拟,比较水流转速（1000、1250和1750r.min-1）和时间（30、60、90和120min）对不同虫态莲草直胸跳甲（雌雄成虫、幼虫和卵）存活率的影响,并推算莲草直胸跳甲成虫和幼虫在野外随水流传播的最大距离。【结果】水流速度对昆虫的存活和发育具有一定影响。在不同旋转时间和转速下,雌雄成虫的存活率较高,幼虫次之,卵的存活率最低;雌虫随水流传播能达到的最远距离最大,雄虫次之,传播距离最小的是幼虫。【结论与意义】莲草直胸跳甲可随水流进行远距离传播和自然扩散,对于利用莲草直胸跳甲防治空心莲子草,缓解水渠和河道的堵塞非常有利。     

空心莲子草叶甲对空心莲子草控制效果的定量评价

为了解空心莲子草叶甲Agasicles hygrophila被引入中国20多年后其取食行为与取食能力是否发生改变, 我们通过采集叶甲自然种群的成虫, 在室内用空心莲子草Alternanthera philoxeroides饲养获得检测用叶甲各虫态与虫量进行室内定量检测, 研究了空心莲子草叶甲自然种群各龄幼虫与成虫在不同密度下对空心莲子草的控害效果。结果显示： 1龄幼虫喜食顶芽嫩叶, 在每株接0.2和1头1龄幼虫密度下, 空心莲子草仍有新叶和侧芽生成, 生物量、 株高与茎节数仍在增加; 在5头/株的密度下, 空心莲子草的生物量、 叶片数和侧芽数均出现负增长; 在10头/株的密度下, 草的生物量、 株高、 叶片数、 侧芽数和茎节数均表现为负增长。2龄幼虫优先取食顶芽嫩叶, 也取食老叶与茎杆, 在每株10头2龄幼虫的密度下, 接虫7 d后, 40%的植株死亡。3龄幼虫取食叶片与茎秆, 后期钻入茎秆中化蛹,在10头/株密度下,7 d后, 已引起52%的植株死亡, 存活株的茎节数显著减少。成虫可24 h连续取食植株的任何组织, 0.2头/株的密度下,空心莲子草叶片与侧芽数量已呈现负增长; 5头/株的密度下,空心莲子草的生物量、 株高、 叶片数、 侧芽数与茎节数均呈现较大的负增长; 10头/株的控草效果更加显著。     

Invasion by alligator weed,Alternanthera philoxeroides,is associated with decreased species diversity across the latitudinal gradient in China

Aims Invasive species occurrence and their effects on biodiversity may vary along latitudes. We examined the occurrence (species cover) and relative dominance (importance value) of invasive alligator weed, Alternanthera philoxeroides, in its terrestrial habitat in China through a large-scale latitudinal field investigation.Methods We established 59 plots along the latitudinal transect from 21°N to 37°N. We recorded species name, abundance, height and individual species coverage of plants in every quadrat. We then measured α-species diversity variations associated with the A. philoxeroides community across the latitudinal range. We also analyzed the effect of latitude on plant species' distributions in this community by using canonical correspondence analysis (CCA).Important findings We found that species cover and importance value of A. philoxeroides increased in areas <35°N, but decreased at higher latitudes. Lower latitudes supported greater species diversity than higher latitudes. Small-scale invasion of A. philoxeroides was associated with higher species diversity, but community diversity was lower when A. philoxeroides species cover exceeded 36%. Community plant species changed from mesophyte to hygrophyte gradually from low to high latitude. Our research suggests that latitude had significant influences on community diversity which interacted with the biotic resistance of a community and impact of invasion. Consequently, A. philoxeroides may become more invasive and have greater negative impacts on community species diversity in higher latitudes as global climate changes.     

Clonal integration supports the expansion from terrestrial to aquatic environments of the amphibious stoloniferous herb Alternanthera philoxeroides

Effects of clonal integration on land plants have been extensively studied, but little is known about the role in amphibious plants that expand from terrestrial to aquatic conditions. We simulated expansion from terrestrial to aquatic habitats in the amphibious stoloniferous alien invasive alligator weed ( Alternanthera philoxeroides ) by growing basal ramets of clonal fragments in soils connected (allowing integration) or disconnected (preventing integration) to the apical ramets of the same fragments submerged in water to a depth of 0, 5, 10 or 15 cm. Clonal integration significantly increased growth and clonal reproduction of the apical ramets, but decreased both of these characteristics in basal ramets. Consequently, integration did not affect the performance of whole clonal fragments. We propose that alligator weed possesses a double-edged mechanism during population expansion: apical ramets in aquatic habitats can increase growth through connected basal parts in terrestrial habitats; however, once stolon connections with apical ramets are lost by external disturbance, the basal ramets in terrestrial habitats increase stolon and ramet production for rapid spreading. This may contribute greatly to the invasiveness of alligator weed and also make it very adaptable to habitats with heavy disturbance and/or highly heterogeneous resource supply.     

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。     

莲草直胸跳甲释放量对其种群构建的影响

【背景】莲草直胸跳甲是外来入侵杂草空心莲子草的专一性天敌,其田间种群密度直接影响对空心莲子草的控制效果。研究莲草直胸跳甲的种群动态和扩散速度对于适时和适量投放莲草直胸跳甲防治空心莲子草具有重要意义。【方法】2008年5月底,在湿地环境的空心莲子草上释放不同密度的莲草直胸跳甲后,对其进行了持续至12月的种群动态调查。【结果】莲草直胸跳甲种群在6～7月和10～11月分别出现2个明显的高峰期。在湿地、旱地和水田3种生境的空心莲子草上释放莲草直胸跳甲后的扩散动态调查表明,莲草直胸跳甲在旱地的扩散能力强于湿地和水田,放虫后18d,距释放中心点6m处,旱地生境的种群数目大于湿地生境和水田生境。【结论与意义】应用莲草直胸跳甲防治空心莲子草的释放适期为早春5～6月,在不同生境进行释放时,需根据其扩散能力确定适宜的释放点密度和释放量。