三叶鬼针草与不同本地植物竞争对土壤 微生物和土壤养分的影响

入侵植物三叶鬼针草(Bidens pilosa)对我国农牧业生产造成了重大的损失。本文主要研究三叶鬼针草入侵与不同本地植物竞争对土壤微生物群落结构和土壤养分的影响。利用磷脂脂肪酸方法(phospholipid fatty acids, PLFAs)测定土壤微生物群落组成, 同时测定土壤养分和酶活性, 并利用Canoco4.5软件分析了土壤微生物、土壤养分和土壤酶活性的相关性。结果表明: (1)三叶鬼针草对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、丛枝菌根真菌等土壤微生物具有较强的聚集能力, 且其根际土壤聚集的微生物类群与本地植物种类密切相关。(2)三叶鬼针草入侵显著增加了入侵地土壤的有机碳含量, 降低了铵态氮的含量; 土壤中的速效钾、速效磷和硝态氮的含量则与本地植物种类密切相关。(3)相关性分析表明, 16:00和16:1 ω5c对铵态氮的含量影响较大, 而三叶鬼针草入侵地16:00和16:1 ω5c的含量显著高于裸土对照, 进而推测这一状况导致了铵态氮含量的降低。(4) 15:1 anteiso A和18:1 ω5c与速效钾的含量呈显著正相关, 而其含量在狗尾草(Setaria viridis)中显著高于其他处理, 三叶鬼针草与狗尾草混种处理中土壤中速效钾的含量高于其他处理。以上结果说明, 三叶鬼针草通过改变土壤微生物群落结构影响了土壤酶活性和土壤养分, 且这种改变与入侵地本地植物种类有关。     

入侵植物曼陀罗对本地植物功能性状和土壤碳、氮、磷化学计量特征的影响

为探讨不同入侵压力下入侵植物对本地植物功能性状土壤碳、氮、磷化学计量特征的影响,以入侵植物曼陀罗（Datura stramonium）及共存本地植物为研究对象,调查了无入侵区、轻度入侵区和重度入侵区（按入侵种盖度比例划分）的植物种类、株数、株高及本地植物群落的物种多样性,分析了各区入侵植物和本地植物叶片的比叶面积、碳含量、氮含量、碳氮比、叶片建成成本以及不同土层的碳、氮、磷化学计量特征。结果显示：随曼陀罗入侵压力的增加,本地植物种类及株数逐渐减少;曼陀罗株高和叶片氮含量在不同入侵压力下均显著高于本地植物,且随入侵压力的增加具有升高趋势;叶片碳氮比显著低于无入侵区本地植物;比叶面积、叶片碳含量和叶片建成成本等与入侵区本地植物相比不具有显著差异。随曼陀罗入侵压力的增加,土壤全氮含量、全碳含量、氮磷比与碳磷比显著增加,而全磷含量与碳氮比显著下降;土壤碳氮化学计量特征呈现出一定的表聚效应。这些研究结果表明,曼陀罗具有较高的资源捕获能力,并且改变了入侵地土壤特性,进而增强自身竞争能力以提高入侵力,这些可能是曼陀罗成功入侵的原因之一。     

菊科12种外来植物的有性繁殖特征和入侵风险研究

菊科植物具有极强的有性繁殖能力,对外来菊科观赏植物的引进存在极高的入侵风险。本研究以武汉常见的菊科12种外来观赏植物为对象,通过有性繁殖特征调查,研究植株的花部特征、花粉活力、传粉系统、种子产量,分析各物种有性繁殖能力的差异,评估其入侵能力。结果显示,多数物种可在隔绝传粉者情况下结实;访花昆虫类型多样,共观察到26种访花昆虫,其中膜翅目蜂类是主要的传粉者;结实情况具有一定差异。综合考虑花粉活力、传粉情况和结实情况,认为黑心金光菊(Rudbeckia hirta L.)、松果菊(Echinacea purpurea(L.)Moench)、大花金鸡菊(Coreopsis grandiflora Hogg.)、蛇目菊(Sanvitalia procumbens Lam.)的有性繁殖竞争力较高,对本地传粉环境可能有较大影响。本研究对近缘物种有性繁殖特征的综合分析结果可为评估外来物种的入侵风险提供一定的参考。     

外来入侵植物对本地植物菌根真菌的影响及其机制

菌根真菌共生是植物吸收养分的一个重要策略。外来植物可以干扰本地植物与菌根真菌的共生关系从而抑制本地植物生长, 这是近年来被发现的一种重要入侵机制, 在研究中得到日益广泛的关注。该文从以下几个方面着重综述这种入侵机制: 1)外来植物对本地植物菌根真菌的影响, 包括菌根真菌侵染率、菌根内部结构、根外菌丝的量、菌根真菌的群落组成、非菌根真菌的影响及网络结构; 2)外来植物对本地植物菌根真菌上述影响的机制, 包括资源竞争、化感作用和土壤肥力等生态机制以及相关的分子机制; 3)上述两个方面随入侵时间的变化格局。尽管干扰本地植物菌根真菌是一种重要的入侵机制, 但相对其他的入侵机制(例如天敌逃逸、新武器假说等)来说, 这类机制的研究目前仍很匮乏。鉴于此, 该文提出了未来需要重点关注的几个方面: 1)全球变化背景下, 入侵植物对本地植物菌根真菌的影响如何变化; 2)包括这种菌根机制在内的多种入侵机制之间的关系; 3)深入探究入侵的这种菌根机制在大的时空尺度上的变化规律。     

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。     

黄顶菊入侵对土壤养分和酶活性的影响

比较了外来植物黄顶菊不同入侵程度土壤养分和土壤酶活性变化规律,探讨了外来植物入侵对土壤生态的影响机制。结果表明,与裸土和本地植物土壤相比,黄顶菊入侵显著提高了有机质、全氮、硝态氮和铵态氮的含量,而全磷和速效磷的含量有所下降,且随着入侵程度增强趋势更为明显。重度入侵土壤有机质较本地植物土壤提高5.7%,全氮提高23.4%;而重度入侵土壤全磷含量只有本地植物的85%,土壤速效磷含量则下降了50%。黄顶菊重度入侵土壤和轻度入侵土壤脲酶含量分别为0.04和0.03mg.g-1.24h-1,均显著高于裸土和本地植物土壤,土壤磷酸酶活性变化规律与之类似,而多酚氧化酶无明显的变化。黄顶菊入侵可以改变土壤养分和土壤酶活性,创造对自身生长有利的土壤环境,并借此增强其竞争能力,实现种群的进一步扩张。     

海南岛入侵植物的分布特点及其对本地植物的影响

以国家农业部指定的20种恶性入侵植物为目的种, 在海南岛开展其分布特征与入侵强度的调查研究, 重点研究了陆域环境中6种广布入侵植物——飞机草(Chromolaena odorata)、假臭草(Praxelis clematidea)、含羞草(Mimosa pudica)、苏门白酒草(Conyza sumatrensis)、三裂叶蟛蜞菊(Wedelia trilobata)、马缨丹(Lantana camara)在7种生态系统(天然次生林、农田、村落、种植园、林缘、弃耕地、草地)中的入侵频率及入侵植物对本地植物的影响。结果表明: 1)海南岛有恶性入侵植物11种, 占调查目的种总数的55.0%。2)海南岛的东北、西南部分布的入侵植物种数较多, 东南部次之, 中部地区最少。3) 6种入侵植物的整体入侵强度为: 假臭草>飞机草>含羞草>三裂叶蟛蜞菊>马缨丹>苏门白酒草; 苏门白酒草、马缨丹在不同生态系统中的入侵频率无显著差异; 而假臭草在种植园及弃耕地, 含羞草在农田, 三裂叶蟛蜞菊在种植园生态系统中的入侵频率均显著高于其他生境。4)种植园、弃耕地和农田生态系统是植物入侵的主要生境类型, 而林缘和天然次生林生态系统均对植物入侵表现出抵御作用。5)植物入侵对当地植物多样性的影响存在正、负及无关联效应, 并主要影响群落中的草本植物功能群; 样地中入侵植物盖度总值与本地植物平均种数在种植园、农田和村落生态系统中无相关性, 在林缘和弃耕地生态系统中, 两者呈显著负相关关系; 而在草地生态系统中, 在一定盖度范围内, 入侵植物盖度总值与本地植物平均种数呈显著正相关关系。     

根部水淹和土壤养分提升对三峡库区消落带水蓼生长和繁殖特性的影响

水淹和土壤养分是影响三峡库区消落带植物生长的主要环境因子。消落带不同高程的植物长期经历不同的淹水强度和土壤养分条件。该研究假设同一物种来自于消落带不同高程的植株可能产生性状分化, 从而对根部淹水和土壤养分变化具有不同的生长和繁殖响应策略。为了验证以上假设, 选取在三峡库区消落带高低高程均广泛分布的物种水蓼(Polygonum hydropiper)为研究对象, 采集自然种群的种子。在温室同质园条件下, 研究了根部水淹和土壤养分提升对高低高程水蓼植株生长和繁殖特性的影响。研究结果表明根部水淹显著或趋于显著降低了水蓼植株功能叶的叶长、叶宽、总分枝数、叶生物量、花生物量和总生物量; 低养分处理显著或趋于显著降低了水蓼植株的总节数、总分枝数、根生物量、花生物量和总生物量, 表明根部水淹和低土壤养分对水蓼的生长和繁殖能力具有抑制作用。同时, 根部水淹和土壤养分的交互作用显著影响植株的根生物量, 表明根部水淹条件下高土壤养分更有利于植株根生物量的积累。高高程植株的根生物量和叶生物量显著或趋于显著高于低高程植株, 而低高程植株的始花时间早于高高程植株, 且繁殖分配也显著高于高高程植株, 表明高低高程水蓼植株对资源的分配策略不同。该研究结果表明水蓼的生长和繁殖特性受根部水淹和土壤养分共同限制, 但对根部水淹条件下高土壤养分生境具有较好的适应性; 同时, 低高程植株可以通过调整其生长和繁殖特性以提高对所处生境胁迫的适应性。     

喀斯特石漠化地区土壤养分对泡核桃功能性状的影响

为了探究喀斯特石漠化地区植物叶片功能性状及影响因素,以及揭示其对石漠化环境的适应机理,该文以中国南方喀斯特高原峡谷地区的泡核桃(Juglans sigillata)为对象,揭示土壤养分对叶片结构和光合性状的影响效应。结果表明：(1)泡核桃叶功能性状随石漠化等级增加,叶面积减小,比叶面积增大,叶干物质含量和叶组织密度先降后升,蒸腾速率、胞间CO₂浓度、气孔导度和光能利用率先下降后升高,其他性状变化趋势不显著。(2)冗余分析表明土壤养分能够解释37.4%的光合性状变异与53.4%的结构性状变异,其中全磷和溶解性有机碳对光合性状影响最大,而对结构性状影响最显著的是碱解氮和速效磷。(3)比叶面积分别与叶干物质含量极显著负相关,与净光合速率极显著正相关,叶厚度与叶组织密度极显著负相关,蒸腾速率与胞间CO₂浓度、气孔导度极显著正相关,水分利用速率与蒸腾速率、胞间CO₂浓度、气孔导度极显著负相关,光能利用率与净光合速率显著正相关。研究结果表明,泡核桃为适应喀斯特石漠化的特殊生境采取增强生长功能性状,同时提高资源获取能力的开拓型生长策略...     

入侵植物的繁殖策略以及对本土植物繁殖的影响

理解入侵生物的繁殖策略是阐明生物入侵机制的一个重要方面。入侵植物常表现出一些共同的繁殖特征, 如以两性花为主的性系统、自动自交为主的繁育系统或不依赖传粉媒介的无融合生殖和无性繁殖以及高生殖投资的资源配置策略等。成功入侵的外来植物通过影响本土的传粉者, 在种群和群落水平上影响本土植物的有性繁殖, 甚至促使某些本土植物在繁殖对策和表型性状上发生快速转变。目前, 入侵植物繁殖策略及其生态效应的研究多侧重于入侵种的快速演化, 而有关外来植物与本土植物间的相互影响及其可能存在的协同适应研究还较为缺乏。探讨本土植物在外来种入侵压力下的繁殖对策和响应机制, 将丰富人们对物种间竞争、共存及群落构建等机制的深入了解。从繁殖和适应的角度探求入侵植物与本土植物之间的复杂关系, 将有助于解析生物入侵的机制及人类干扰下的物种演化规律, 也为预测和防控入侵植物提供科学依据。     

A review on the effects of invasive plants on mycorrhizal fungi of native plants and their underlying mechanisms

菌根真菌共生是植物吸收养分的一个重要策略。外来植物可以干扰本地植物与菌根真菌的共生关系从而抑制本地植物生长, 这是近年来被发现的一种重要入侵机制, 在研究中得到日益广泛的关注。该文从以下几个方面着重综述这种入侵机制: 1)外来植物对本地植物菌根真菌的影响, 包括菌根真菌侵染率、菌根内部结构、根外菌丝的量、菌根真菌的群落组成、非菌根真菌的影响及网络结构; 2)外来植物对本地植物菌根真菌上述影响的机制, 包括资源竞争、化感作用和土壤肥力等生态机制以及相关的分子机制; 3)上述两个方面随入侵时间的变化格局。尽管干扰本地植物菌根真菌是一种重要的入侵机制, 但相对其他的入侵机制(例如天敌逃逸、新武器假说等)来说, 这类机制的研究目前仍很匮乏。鉴于此, 该文提出了未来需要重点关注的几个方面: 1)全球变化背景下, 入侵植物对本地植物菌根真菌的影响如何变化; 2)包括这种菌根机制在内的多种入侵机制之间的关系; 3)深入探究入侵的这种菌根机制在大的时空尺度上的变化规律。     

植物功能性状对土壤保持的影响研究述评

植被对土壤保持具有重要的影响,但是从植物功能性状的角度总结评述植被对土壤保持影响的研究并不多见。总结评述了植物地上功能性状、地下功能性状对土壤保持功能的影响以及植物地上、地下功能性状的关系,认为:(1)植被地上部分功能性状对土壤保持的作用主要体现在对溅蚀、面蚀的影响及间接改变土壤理化性质等方面,其功能性状指标主要包括叶面积、叶长、叶宽、枝数、植被高度等;(2)植被地下部分功能性状对土壤保持的作用主要体现在固持土壤、提高土壤抗剪切强度、提高土壤抗侵蚀能力、增强土壤渗透性,植物根系固持土壤与根系抗拉能力密切相关,植物根系土壤的物理和水文性质,与细根比例、根长密度、根表面积等性状密切相关;(3)可以通过植物地上部分功能性状间接反映地下部分功能性状,但是现有研究多为定性认识;(4)在植物功能性状对土壤保持的研究中亟待加强植被地上地下功能性状的长期定位监测,深化植被功能性状尤其是根系特征与土壤保持的作用机理,加强植被地上部分、地下部分功能性状的定量表达,建立植被功能性状与土壤保持功能的定量关系,实现植被功能性状与土壤保持功能特征的动态链接。     

Distribution patterns of alien invasive plants and their influences on native plants of Hainan Island

 以国家农业部指定的20种恶性入侵植物为目的种, 在海南岛开展其分布特征与入侵强度的调查研究, 重点研究了陆域环境中6种广布入侵植物——飞机草(Chromolaena odorata)、假臭草(Praxelis clematidea)、含羞草(Mimosa pudica)、苏门白酒草(Conyza sumatrensis)、三裂叶蟛蜞菊(Wedelia trilobata)、马缨丹(Lantana camara)在7种生态系统(天然次生林、农田、村落、种植园、林缘、弃耕地、草地)中的入侵频率及入侵植物对本地植物的影响。结果表明: 1)海南岛有恶性入侵植物11种, 占调查目的种总数的55.0%。2)海南岛的东北、西南部分布的入侵植物种数较多, 东南部次之, 中部地区最少。3) 6种入侵植物的整体入侵强度为: 假臭草>飞机草>含羞草>三裂叶蟛蜞菊>马缨丹>苏门白酒草; 苏门白酒草、马缨丹在不同生态系统中的入侵频率无显著差异; 而假臭草在种植园及弃耕地, 含羞草在农田, 三裂叶蟛蜞菊在种植园生态系统中的入侵频率均显著高于其他生境。4)种植园、弃耕地和农田生态系统是植物入侵的主要生境类型, 而林缘和天然次生林生态系统均对植物入侵表现出抵御作用。5)植物入侵对当地植物多样性的影响存在正、负及无关联效应, 并主要影响群落中的草本植物功能群; 样地中入侵植物盖度总值与本地植物平均种数在种植园、农田和村落生态系统中无相关性, 在林缘和弃耕地生态系统中, 两者呈显著负相关关系; 而在草地生态系统中, 在一定盖度范围内, 入侵植物盖度总值与本地植物平均种数呈显著正相关关系。     

3种本地植物与入侵植物紫茎泽兰的竞争

为筛选替代控制紫茎泽兰的本地植物及探讨提高替代控制效率的方法,通过盆栽实验并利用相对产量(RY)和竞争攻击力系数(A)衡量了3种本地植物与紫茎泽兰的竞争关系,同时评估了活性炭(AC)、杀真菌剂(FC)和二者联合(AC+FC)对它们竞争的影响。结果表明：(1)不添加任何物质条件下：紫茎泽兰与南酸枣混种时,紫茎泽兰的生物量明显高于单种(P<0.05),其RY和A分别显著大于1和0(P<0.05);紫茎泽兰分别与假地豆和狗尾草混种时,紫茎泽兰的株高和生物量均明显低于单种(P<0.05),其RY和A均分别显著小于1和0(P<0.05)。说明紫茎泽兰的竞争力强于南酸枣而弱于假地豆和狗尾草,假地豆和狗尾草可以在一定区域作为替代控制紫茎泽兰的潜在目标植物。(2)与不添加任何物质相比,紫茎泽兰与南酸枣混种时,AC、FC及AC+FC处理增加了紫茎泽兰的根冠比,降低了其地上生物量比,也降低了南酸枣的生物量(P<0.05);紫茎泽兰与假地豆混种时,AC和AC+FC处理增加了假地豆的株高和生物量,FC处理增加了紫茎泽兰的株高(P<0.05);紫茎泽兰与狗尾草混种时,AC和A...