Relative abundance of invasive plants more effectively explains the response of wetland communities to different invasion degrees than phylogenetic evenness

入侵植物的相对多度比群落系统发育均匀度更能解释湿地群落对不同入侵程度的响应 本地植物群落普遍受到入侵植物不同程度的入侵。然而,入侵植物相对多度与群落系统发育均匀度对不同入侵程度下湿地植物群落响应入侵的相对贡献尚不明确。此外,这种贡献是否随淹水等环境 条件的变化而变化也不清楚。为了探讨这些问题,我们选择空心莲子草(Alternanthera philoxeroides)作为入侵植物,通过改变植物群落物种组成,构建了4个不同的入侵程度,并且设置了水淹和无水淹两种处理。 改变群落入侵程度的同时改变了空心莲子草的相对多度和群落的系统发育均匀度。研究结果表明,不同的入侵程度显著影响了空心莲子草和一些本地物种的单株生物量。变异分割结果表明,无论淹水情况结果如何,空心莲子草相对多度对植物群落指标变异的贡献都大于系统发育均匀度。斯皮尔曼等级相关检验结果表明,空心莲子草的相对多度与空心莲子草和部分本地物种的单株生物量显著负相关;群落系统发育均匀度仅与少数本地种性状显著正相关。其相关强度和显著性均受特定的物种和水淹环境的影响。总之,这些研究结果表明：无论淹水情况如何,入侵植物(空心莲子草)的相对多度都比群落的系统发育均匀度更能有效地解释湿地植物群落对不同入侵程度的响应。     

飞机草入侵种群与原产地种群生长性状的差异

飞机草(Chromolaena odorata)是我国热带地区危害严重的外来入侵植物,为揭示适应进化对其成功入侵的贡献,在同质种植园中,比较研究了飞机草10个入侵地种群与12个原产地种群生长性状的差异,为排除奠基者效应的可能影响,进一步比较了飞机草10个入侵地种群与其原产地可能的祖先种群间的差异。结果表明,飞机草10个入侵地种群的基茎、株高、分枝数、生物量和比叶面积均显著高于12个原产地种群;与可能的祖先种群相比,飞机草10个入侵种群的生物量、分枝数和比叶面积仍更高。这些结果表明,在长期的入侵过程中飞机草通过进化提高了资源向生长的分配,支持增强竞争能力的进化假说。     

不同入侵程度下飞机草对喀斯特地区土壤理化性质的影响

外来生物入侵威胁着全球的生物多样性和生态系统的功能,研究外来入侵植物对土壤理化性质的影响有助于理解外来入侵植物的入侵机制。以广西喀斯特地区飞机草（Chromolaena odorata）入侵生境为研究对象,比较分析了不同飞机草入侵程度下（对照、轻度入侵、中度入侵、重度入侵）土壤物理和化学指标变化特征。结果表明：随着飞机草的入侵程度加重,土壤容重显著增加,轻度入侵、中度入侵和重度入侵生境下土壤容重分别比对照增加了10.3%、16.7%、22.3%,土壤非毛管孔隙度、总孔隙度和土壤含水量显著降低,土壤毛管孔隙度无显著变化;飞机草入侵对土壤pH值无显著影响,随着入侵程度加重,土壤速效磷和速效钾的含量显著升高,在重度入侵生境下土壤速效磷和速效钾含量分别比对照增加了4.3倍、3.8倍,土壤全氮和有机质含量显著降低。飞机草入侵显著改变了土壤理化性状,导致喀斯特地区土壤物理结构退化,生态系统水土保持能力下降,同时飞机草通过改变土壤养分循环提高了土壤可直接利用养分的水平,创造对自身有利的土壤环境,进而促进其生长和扩散。     

飞机草和兰花菊三七光合作用对生长光强的适应

测定了干季不同光强下生长的飞机草和兰花菊三七叶片最大净光合速率(Pmax)、荧光动力学参数、叶绿素含量和比叶重(LMA),研究了两种植物适应光环境的策略,探讨了其与入侵性的关系.100%光强下,两种植物主要通过降低捕光色素复合体Ⅱ的含量减少光能吸收,提高Pmax增加光能利用维持叶片能量平衡,而它们的热耗散能力并不强,均显著低于其它光强下的值.100%光强下,提高类胡萝卜素含量是飞机草耗散过剩能量的有效策略,而兰花菊三七可能有其它耗散途径.4.5%光强下仅飞机草能够存活,它通过降低LMA、维持很低的日间热耗散和较高的光合系统Ⅱ非环式电子传递效率适应了弱光环境.推测对强光环境较强的适应能力是入侵植物的共性之一,但这种能力强不一定入侵性大.     

外来入侵植物飞机草的研究进展与展望

飞机草(Chromolaena odorata)是世界公认的多年生入侵性杂草, 原产于中、南美洲, 现已扩散至非洲、亚洲、大洋洲和西太平洋群岛的大部分热带及亚热带地区, 严重威胁着入侵地本地植物的生长、生物多样性和生态安全。由于其蔓延速度快, 及其对农、林、牧业等的巨大危害, 引起了社会各界的广泛关注。揭示飞机草的入侵机制, 对于遏制其扩散速度, 最终消除或降低其危害, 恢复生态系统平衡, 具有十分重要的现实意义和科学价值。该文介绍了飞机草的生物学特性、地理分布、入侵后果及防治措施等。鉴于目前对飞机草的入侵路线和入侵机制还没有全面系统的认识, 该文重点介绍了其在世界范围内的传播路线及其成功入侵机制, 旨在为飞机草的防治工作提供科学依据。最后提出有关飞机草生理生态学和分子生物学方面的一些展望, 并强调对其适应性进化遗传基础的研究可能为探讨其成功的入侵机制带来新突破。     

喜旱莲子草入侵群落土壤对植物生长的影响

分别以受喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)入侵和未受喜旱莲子草入侵的当地植物群落土壤为生长基质,比较不同基质上入侵植物喜旱莲子草和同属的土著植物莲子草(A.sessilis)的生长指标,探讨喜旱莲子草入侵群落土壤对喜旱莲子草及莲子草生长的影响机制。结果表明,喜旱莲子草入侵群落土壤抑制了莲子草的生长,显著降低了根生物量、茎生物量和总生物;改变了形态特征,显著降低了分枝数量、茎长度、根长、根体积;减少了对根的生物量分配,显著抑制了根质量比与根冠比。喜旱莲子草入侵群落土壤对入侵植物喜旱莲子草的生物量、分枝数量、茎长度、根长、根体积没有显著的抑制作用,而显著增加了其叶片数量和叶质量比。这种效应将有利于喜旱莲子草在入侵地形成单优群落,表明土壤在喜旱莲子草成功入侵中起了重要作用。     

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.     

飞机草入侵种群和原产地种群生长和数量型化学防御物质含量差异的比较研究

增强竞争能力的进化假说认为,在入侵地外来植物逃离了原产地天敌的控制,把原来用于防御的资源分配到生长、生殖等,从而提高竞争力。为探讨进化在恶性外来入侵植物飞机草（Chromolaena odorata）入侵中的作用,在同质种植园中的两个养分条件下比较研究了飞机草原产地和入侵地各8个种群叶片单宁含量,茎和叶片总酚、半纤维素和纤维素含量以及总生物量的差异。结果表明,在两个养分条件下,飞机草入侵种群和原产地种群总生物量差异均不显著,入侵种群茎和叶片半纤维素含量均低于原产地种群;在高养分条件下,飞机草入侵种群叶片纤维素含量低于原产地种群;在低养分条件下,入侵种群茎和叶片总酚含量高于原产地种群。由此,我们得出结论：在入侵地,飞机草未发生加快生长的进化,但数量型化学防御物质发生了遗传变化;降低的半纤维素和纤维素含量可能是对入侵地专性天敌缺乏做出进化响应的结果,提高的总酚含量有利于飞机草防御入侵地的广谱天敌。     

水陆生境和氮沉降对香菇草(Hydrocotyle vulgaris)入侵湿地植物群落的影响

大气氮沉降对湿地外来植物入侵的影响已成为生态学研究的热点之一。选用梭鱼草(Pontederia cordata)、水菖蒲(Acorus calamus)、黄花鸢尾(Iris wilsonii)和粉绿狐尾藻(Myriophyllum aquaticum)模拟湿地植物群落,设置有无香菇草入侵、水生和陆生生境(水位分别为15 cm和0 cm)及有无氮沉降处理(15 g N m~(-2)a(-1)和0)交叉组成的8种处理组合,进行为期70d的温室控制实验,以分析水陆生境及氮沉降对香菇草入侵湿地植物群落的影响。结果表明:(1)水生生境下,香菇草的总生物量、叶生物量、叶片数和节点数与陆生生境相比显著降低;水生生境下氮沉降处理对香菇草各指标无显著影响,陆生生境下氮沉降处理的香菇草叶片数、节点数显著多于无氮沉降处理。(2)实验周期内氮沉降和香菇草入侵没有对群落的多样性指数及群落内4种湿地植物的生物量产生显著影响;水生生境下植物群落的总生物量及梭鱼草和粉绿狐尾藻的生物量与陆生生境相比显著提高。(3)水生生境下香菇草的相对优势度相比陆生生境下显著下降;氮沉降只在陆生生境下显著提高了香菇草的相对优势度。因此,香菇草向水生生境扩散和入侵的能力不强,其入侵在短时间内对湿地植物群落影响较小。研究结果可以为入侵植物生态学研究提供案例借鉴。     

两种本地植物种子萌发对飞机草的化感耐受性及其相互竞争

为探讨本地物种假地豆和白饭树对入侵植物飞机草的替代控制潜力,利用培养皿法和同质园种植实验分别研究了两个本地物种种子萌发对飞机草的化感耐受性及其与飞机草的竞争关系。结果显示:除了假地豆的萌发率在高浓度(2.5%)的飞机草叶提取液下受到显著抑制外,两个本地种的萌发在不同浓度飞机草根、茎、叶提取液下均不受抑制。飞机草与假地豆混种时,飞机草的株高、地下生物量比及根冠比显著降低,假地豆的株高无显著变化,但生物量显著增加;飞机草的竞争参数相对产量(RY)显著小于1,竞争攻击力系数显著小于零,表明其竞争力弱于假地豆。飞机草与白饭树混种时,飞机草的根冠比也显著降低,但株高和生物量均显著增加,而白饭树的株高和生物量却显著降低;飞机草的相对产量(RY)显著大于1,竞争攻击力系数显著大于零,表明其竞争力强于白饭树。结合以上结果,本地植物假地豆可以一定程度上竞争抑制飞机草的生长,具有替代控制飞机草的潜力,而白饭树可以在清除飞机草后的入侵地辅助植被修复。实验结果为飞机草替代控制的目标物种的筛选提供了科学依据,对被飞机草入侵生境生物多样性的恢复和重建具有一定指导意义。     

长春花(Catharanthus roseus)对热带珊瑚岛生理生态适应性研究

长春花(Catharanthus roseus)是夹竹桃科的一种亚灌木植物,具有重要的药用价值和观赏价值,在前期的试验性种植中,发现长春花对热带珊瑚岛环境有很强的适应性。为了探讨长春花对热带珊瑚岛环境的生理生态适应性,该文以移植到热带珊瑚岛的长春花和生长于海南省文昌市苗圃的长春花为研究对象,对其叶片的形态解剖结构、生理学特征、营养元素含量等进行了分析。结果表明:(1)与苗圃生长的长春花和其他耐胁迫的植物相比,移植到热带珊瑚岛上的长春花具有叶片厚、栅栏组织发达、比叶面积小等形态解剖特征,这些特征有利于其光能吸收、水分储存和对环境资源的利用。(2)长春花的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性较高,表现出较强的抗氧化性和抗胁迫能力。(3)长春花的叶绿素a和叶绿素b含量较低,可以减少过多的光能进入叶绿体光合系统,防止过剩的光能对光合系统产生伤害。(4)热带珊瑚岛土壤养分含量低,但生长在岛上的长春花叶片的营养元素含量高,表现出很强的养分吸收和利用能力。因此,长春花对干旱、贫瘠等恶劣生境具有很好的适应能力,可以作为热带珊瑚岛植被恢复工具种。     

西沙群岛草海桐的抗逆生物学特性

热带珊瑚岛由于光照强、季节性干旱明显、土壤贫瘠、保水能力差而少有植物生长。草海桐(Scaevola sericea)是一种典型的热带滨海植物,是西沙群岛珊瑚岛植被中的主要建群种,在海岛和海岸带防风固沙及植被生态恢复等方面发挥着重要作用。该研究对西沙群岛自然环境下草海桐的形态解剖学特征、抗氧化能力、抗逆性物质含量及营养元素含量等进行了研究。结果表明:草海桐具有阳生性植物特征,叶片及上表皮厚、气孔密度小、导管直径及水力导管直径大,有利于其适应珊瑚岛干旱环境; 其体内的超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性与其他受胁迫植物相比较要高,脱落酸含量也较高,表明草海桐对珊瑚岛环境具有较强的适应性及抗逆性; 其根际土壤养分含量偏低,但植物体内营养元素含量却较高,表明草海桐对土壤养分的利用效率高。这说明草海桐能够很好地适应干旱、贫瘠的珊瑚砂环境,具有较强的抗逆及适应能力。     

莲叶桐对热带珊瑚岛环境的生理生态适应性

为探究莲叶桐(Hernandia nymphaeifolia)对热带珊瑚岛季节性干旱、强光、盐碱等环境的生理生态适应性,该文对海南省文昌市试验苗圃(以下简称文昌苗圃)和移栽到热带珊瑚岛的莲叶桐的叶片形态解剖结构、抗氧化能力、抗逆渗透物质含量和光合色素等进行了研究.结果表明:(1)与文昌苗圃相比,莲叶桐在移栽到热带珊瑚岛...     

海岸桐的抗旱生物学特性

南沙群岛土壤主要以珊瑚砂为主,由于其光照强、土壤水分和养分贫瘠等环境条件,导致很少植物能够在岛上正常生长.为了快速恢复南沙岛礁的植被,需要筛选出抗旱性强的植物并进行引种.海岸桐(Guettarda speciosa)是一种典型的热带海岸植物,在海岛和海岸带防风固沙及植被生态恢复等方面发挥着重要作用.该文以西沙永兴岛自然...     

基于叶片解剖性状探究29种植物对热带珊瑚岛的适应策略

为探究植物对热带珊瑚岛高温、强光照、干旱、盐碱等极端环境的适应策略，分别以生长于海南文昌苗圃和移栽至热带珊瑚岛的29种植物为研究对象，对其叶片性状进行测定和比较分析。结果表明，与海南文昌的同种植物相比，热带珊瑚岛的草本植物除干物质含量增加外其他性状均无显著改变；而木本植物的比叶面积显著下降，叶片厚度和叶片干物质含量显著增加，海绵组织更厚且栅栏组织排列更紧密，但气孔长度、气孔密度及气孔面积指数无显著差异。岛上木本植株采取慢速投资-收益的资源获取策略，将更多的资源投入到叶片构建中从而增强逆境下的适应性，并且通过非气孔调节的方式提高光合与储水的潜力以抵御胁迫。栽植于热带珊瑚岛的29种植物能够采用更保守的资源利用策略，较好地适应干旱、强光照等胁迫环境，可用于热带珊瑚岛植被构建。     

西沙群岛银毛树(Tournefortia argentea)的生态生物学特性

银毛树(Tournefortia argentea)为紫草科紫丹属常绿小乔木或灌木,是东半球热带海岸和海岛常见的先锋植物,具有重要的生态价值、观赏价值和食用价值。为掌握银毛树对热带珊瑚岛环境的生态适应机理,为其保护和开发利用提供基础资料,该研究以西沙群岛东岛自然生长的银毛树为对象,对其形态解剖结构、生理学特征、叶片营养元素和根际土壤的理化性质等进行了分析。结果表明:(1)银毛树具有叶表面气孔密度低、比叶面积小、海绵组织发达、枝条的空腔比高等特点,有较好的储水抗旱能力。(2)银毛树叶片表面有厚密白色绢毛覆盖,可以反射强光、降低水分散失,有利于其适应强光和干旱环境。(3)银毛树叶片的脯氨酸含量较高,能够很好地抵抗渗透胁迫,为细胞提供良好的生存环境。(4)银毛树生长的土壤呈强碱性,养分和水分含量较低,但其叶片营养元素含量正常,表明其对土壤养分的利用率高,能够很好地适应瘠薄的土壤环境。(5)银毛树木质部密度低,枝干脆弱易折,可防止被大台风连根拔起,同时枝干含水丰富,有利于其抵抗台风及树冠的快速恢复。因此,银毛树能较好适应干旱、强光和瘠薄的滨海沙滩环境,在热带珊瑚岛(礁)或滨海地区防风固沙及植被恢复方面有较好的应用前景。     

热带珊瑚岛不同生活型植物叶片性状及其生态适应性意义

为探究热带珊瑚岛植物对高温、高光照、土壤贫瘠生境的适应性,对热带珊瑚岛不同生活型植物叶片功能性状及其生态适应策略差异进行研究。结果表明,不同生活型植物叶片全N、纤维素含量,C/N、水分利用效率和比叶面积存在显著差异;叶片功能性状间的显著相关性表明植物在资源分配和生长投资间存在权衡;不同物种在珊瑚岛生境中采取不同的生态策略,且呈现明显趋异性。在热带珊瑚岛植被恢复实践中,可优先选择的乔木树种为抗风桐(Pisonia grandis),灌木为银毛树(Tournefortia argentea),但同时要防范飞机草(Chromolaena odorata)、孪花蟛蜞菊(Wollastonia biflora)和南美蟛蜞菊(Sphagne- ticola trilobata)的扩张。     

三种适生植物对热带珊瑚岛胁迫生境的生理生化响应

为了解热带珊瑚岛对植物生长的影响,对狗牙根(Cynodon dactylon)、大叶相思(Acacia auriculaeformis)和木麻黄(Casuarina equisetifolia)在热带珊瑚岛的生态适应性进行了研究。结果表明,与海南文昌苗木基地的同种植物相比,珊瑚岛胁迫生境下3种植物叶片中的抗氧化酶活性(SOD、CAT和POD)和脯氨酸含量均显著提高(P0.05);大叶相思和狗牙根的丙二醛含量也极显著提高(P0.01),但木麻黄则没有显著变化。这表明这些植物可以通过提高抗氧化酶活性和渗透调节物质含量来适应珊瑚岛的胁迫生境。     

干旱胁迫下蒭雷草的生理响应

为探讨蒭雷草(Thuarea involuta)在热带珊瑚岛干旱环境下的适应能力,对干旱胁迫下蒭雷草叶片抗逆生理指标的变化进行了研究。结果表明,干旱胁迫初期,叶片的丙二醛(MDA)含量随胁迫程度增加的差异不显著;随胁迫时间的延长,除重度胁迫下先迅速增加后急速下降外,其余处理的变化较小。超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性随干旱胁迫程度增加而升高;随时间延长,SOD活性不断上升,POD活性基本稳定,CAT活性则先下降后上升。除轻度胁迫下可溶性蛋白(SP)含量低于对照外,其余处理均随干旱胁迫程度增加而增加;干旱胁迫下的脯氨酸(Pro)含量随时间延长呈先上升后下降的变化趋势,但在处理第18天时不同胁迫程度间均差异不显著。因此,蒭雷草具有较强的抗旱能力,可用于南海诸岛的人工植物群落构建和植被恢复以营造良好生态环境。     

热带滨海植物红厚壳的抗逆生物学特性

为了解红厚壳(Calophyllum inophyllum)的抗逆特性,对西沙群岛自然生长的红厚壳叶片的形态解剖、生理生态、以及叶片和适生土壤的元素含量进行了研究。结果表明,红厚壳是阳生性植物,其上表皮厚,海绵组织发达且栅栏组织排列紧密,气孔排列松散且密度小(24.40 mm~(-2)),有利于叶片保水抵御干旱。叶片的叶绿素a、b含量低(分别为0.87和0.43 mg g~(-1)),表明红厚壳具适应强光环境的能力。叶片的MDA含量低(13.46 nmol g~(-1)),PRO含量高(127.89μg g~(-1)),SOD活性高(149.42 U g~(-1)),总抗氧化能力高(388.60 U g~(-1)),显示红厚壳能通过提高自身的抗氧化能力抵御膜脂过氧化伤害。红厚壳自然生长的珊瑚岛土壤较为贫瘠、营养元素含量低,但红厚壳植株体内具有较高的营养元素含量,表明红厚壳营养元素利用率高,对于贫瘠土壤具有很好的适应能力。因此,红厚壳具有较高的抗氧化胁迫能力和耐受干旱的能力,适宜生长在热带珊瑚岛等土壤贫瘠的生境,可以作为热带珊瑚岛防风固沙和植被恢复的工具种。