施肥与竞争生长对入侵植物黄顶菊和本地植物光合特性的影响

【背景】黄顶菊具有较强的生态适应性和竞争能力,可压制或排挤本地物种,形成单优势种群,进而导致当地生物多样性下降。【方法】选取黄顶菊入侵域的4种伴生植物益母草、苘麻、马唐、反枝苋为研究对象,采用LI-6400便携式光合仪测定入侵植物黄顶菊与这4种植物竞争生长过程中的光合特性,并研究施肥对不同植物与黄顶菊竞争生长过程中光合速率、蒸腾速率和胞间CO2浓度的影响。【结果】竞争生长对黄顶菊净光合速率的影响与本地植物种类密切相关,施肥促进了黄顶菊的净光合速率;竞争生长显著抑制了益母草、马唐和反枝苋的净光合速率,促进了苘麻的净光合速率,施肥增强了这4种植物的净光合速率。竞争生长对益母草和苘麻蒸腾速率的影响显著,而对其他2种植物的影响较小;与苘麻、益母草和反枝苋竞争生长过程中黄顶菊的蒸腾速率显著降低;施肥显著降低了单种处理中黄顶菊的蒸腾速率。与益母草、苘麻和反枝苋竞争生长过程中黄顶菊的胞间CO2浓度明显降低,施肥处理对黄顶菊的CO2利用率有显著抑制作用。【结论与意义】施肥影响黄顶菊的光合特性,与不同本地植物竞争生长对黄顶菊光合特性的影响不同。本研究结果将为进一步揭示黄顶菊的入侵机制及其综合治理提供理论依据。     

不同混种密度下杀真菌剂对黄顶菊与反枝苋种间竞争的影响

为探究AM真菌共生对黄顶菊(Flaveria bidentis)与本地物种间竞争关系的影响,开展了不同种植比例条件下杀真菌剂对黄顶菊与反枝苋(Amaranthus retroflexus)的种间竞争试验。结果表明:黄顶菊是一种菌根真菌(AM)高度依赖性植物,杀真菌剂处理对其竞争效应产生了显著影响;在添加杀真菌剂条件下黄顶菊的相对产量在黄顶菊与反枝苋种植比例为1∶2、1∶1、2∶1条件下均1.0,而反枝苋的相对产量均1.0,且两者混种时的相对产量总和在黄顶菊与反枝苋种植比例为1∶2、1∶1、2∶1条件下均1.0,这说明反枝苋相对于黄顶菊而言是一种较强的竞争者,两者需要相同的资源;不添加杀真菌剂条件下,黄顶菊植株全氮、全磷含量分别增加1.1~1.6倍和1.1~1.2倍,而反枝苋的全氮、全磷含量无明显变化;AM真菌共生可能通过菌根介导的化感互作影响外来入侵植物与土著植物竞争格局,且受外界环境条件影响,这种共生关系可以减缓外界胁迫对共生植物不利的影响。     

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。     

不同水分条件下混种密度对芦苇和反枝苋种间竞争的影响

与本地植物的种间竞争是影响外来植物能否成功入侵的关键因素之一,该研究通过受控模拟试验研究了本地植物芦苇(Phragmites australis)和外来入侵植物反枝苋(Amaranthus retroflexus)在淹水和干旱两种水分条件下混种密度(6∶2、4∶4和2∶6)对其种间竞争的影响。结果表明:(1)芦苇和反枝苋的相对产量与相对产量总和均小于1,即两种植物存在种间竞争。(2)种间竞争使芦苇和反枝苋的生长均受到了不同程度的抑制,表现在两者的株高和生物量均随着竞争者密度的增加而降低。(3)植株地上部分和地下部分的氮浓度表现出与株高和生物量相同的趋势,且在不同水分条件下存在差异。(4)芦苇和反枝苋分别在淹水和干旱环境下具有较强竞争力,但在各自较高混种密度下亦具有较强竞争力。可见,芦苇和反枝苋的种间竞争受到了水分和混种密度的影响。因此,在有反枝苋分布的湿地中,植物生长初期可通过增加土壤水分和/或增加芦苇等本地植物的种群密度以降低反枝苋的种群密度来限制其竞争能力,防止反枝苋在湿地中生长建群和扩散入侵。     

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。     

三种牧草植物对黄顶菊田间替代控制

在田间条件下,采用替代试验对比研究了3种1年生牧草——高丹草、紫花苜蓿和欧洲菊苣与入侵我国华北地区的一种外来植物黄顶菊之间的相对竞争表现;通过设置不同牧草与黄顶菊组合的替代比例(牧草与黄顶菊分别单种及1∶1、1.5∶1和2∶1比例混种),建立了3种牧草与黄顶菊的田间替代试验区。结果表明:随着3种牧草替代比例的增加,其盖度也逐渐上升,均对黄顶菊表现不同程度的抑制,其中高丹草出苗较黄顶菊更早且具有更强的遮阴能力,在各混种替代组合中完全抑制了黄顶菊生长,抑制率达100%;紫花苜蓿和欧洲菊苣与黄顶菊的混种种群中,黄顶菊的生物量、株高等均极显著低于对照,且在中等替代比例(1.5∶1)下对黄顶菊的抑制效果为最佳,抑制率分别为87.7%和96.2%;在与3种牧草竞争的条件下,黄顶菊相对产量均显著1.0,表明黄顶菊种间竞争显著小于种内竞争,使该外来种生长受到有效抑制。在黄顶菊已入侵和易于入侵的生境建立牧草替代种群是进行生态重建和保持当地生物多样性的有效手段。     

外来入侵植物反枝苋对本地植物功能性状的影响

为探究外来入侵植物反枝苋(Amaranthus retroflexus)对本地植物功能性状的影响,通过野外原位调查与室内分析相结合的方法,分析了在不同入侵压力下(无入侵、轻度入侵、重度入侵)本地植物种数、株数、生物量和叶片功能性状等特征。结果表明,随着反枝苋入侵程度的加剧,本地植物种数、株数和地上部干重逐渐降低;重度入侵下,反枝苋叶片的全氮含量(Nmass)显著增加,全碳含量(Cmass)、碳氮比(C/N)和叶片建成成本(CCmass)显著降低,比叶面积(SLA)未出现显著差异;本地植物Cmass和C/N显著降低,SLA显著增加。而轻度入侵下,反枝苋和本地植物上述性状均未存在显著差异。功能性状间相关分析表明:反枝苋的Nmass与C/N、Cmass均呈极显著负相关,而与SLA相关性不显著;本地植物Nmass与C/N呈极显著负相关,与SLA呈显著正相关,而与Cmass相关性不显著。表明较高的资源利用效率和较低的资源捕获成本是反枝苋成功入侵的原因之一。     

外来入侵种黄顶菊及其伴生植物光合特性初步研究

以不同生育期的外来入侵植物黄顶菊及其4种伴生杂草为材料,在实验网室条件下测定比较了它们的基本光合和叶绿素荧光特性,从而探讨黄顶菊具有高生物量及较强入侵性的原因,为其防控提供理论依据.结果表明:(1)5种植物的净光合速率日变化均呈单峰曲线,黄顶菊净光合速率以现蕾期最高,且大于其他4种伴生杂草;(2)3个生长时期的黄顶菊水分利用效率低于棒头草,高于齿果酸模和曼陀罗,而与反枝苋相当,显示较高的抗旱性;(3)影响5种植物光合速率主要因子为非气孔因素,影响黄顶菊以及棒头草、反枝苋等的主要生态因子是光合有效辐射,显示出其较强的喜光特性;(4)5种植物在午间较强的光照条件下均发生了不同程度光抑制,处于现蕾期和开花期的黄顶菊以及其余3种植物午间的Fv/Fm有轻微下降,其PSⅡ实际光化学效率维持在较高的水平.可见,黄顶菊具有较强的光合能力,更适应于在夏季高温干旱的环境下生长,从而表现出较强的入侵性.     

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。     

小麦秸秆水浸提液对五种植物化感作用的研究

该文研究了不同浓度的小麦秸秆水浸提液对徐州地区2种玉米(郑单958和农大108)和3种常见玉米田间杂草(马唐、稗草和反枝苋)种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明:当小麦秸秆浸提液浓度分别大于75、50和25 g·L~-1时,马唐、稗草和反枝苋种子的萌发受到显著的抑制;当小麦秸秆浸提液浓度分别大于50和37.5 g·L~-1时,玉米郑单958和农大108种子的萌发受到显著的抑制;但当小麦秸秆浸提液浓度大于37.5 g·L~-1时,马唐、稗草和反枝苋幼苗根和芽的生长均受到明显的抑制;当小麦秸秆浸提液浓度小于75 g·L~-1时,玉米郑单958和农大108幼苗根与芽的生长受到明显的促进,且郑单958幼苗叶片中叶绿素的含量以及郑单958的POD酶活性均得到提高。该研究结果表明较高浓度的小麦秸秆浸提液(50 g·L~-1)会抑制杂草的生长,有利于玉米郑单958的生长,为小麦秸秆还田和玉米田杂草的生态防治提供了理论基础。