豚草入侵对新疆伊犁河谷林下本地草本植物群落结构的影响

为探究外来入侵植物豚草（Ambrosia artemisiifolia）对本地植物群落结构的影响,结合区内林下草本植物调查和室内分析方法,分析了豚草不同入侵压力下（无入侵、轻度入侵、中度入侵、重度入侵）本地草本植物丰富度、盖度等特征,探讨了地形、气候、土壤、光照、人口密度等外部因素与豚草种群特征、本地植物群落结构之间的关系。结果表明：豚草种群盖度与其高度、密度、生物量显著正相关。与对照相比,轻度入侵下本土草本植物Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数显著增加,丰富度、盖度未出现显著差异。随着豚草入侵程度加剧,本地草本植物物种丰富度、盖度极显著降低,样方Shannon-Wiener多样性指数先升高再降低,本土草本植物Pielou均匀度指数差异不显著。冗余分析（RDA）表明,土壤全氮、与道路距离、土壤全磷、郁闭度对研究区植物群落结构影响最大,土壤全氮含量随豚草盖度和生物量增加而减少,距道路越近或光照越强,豚草盖度和生物量越高。增强伊犁河谷地区交通往来货物豚草检验检疫力度、增加林内植被郁闭度或是抑制区内豚草入侵的有效手段。     

降雨量变化对入侵植物豚草植株生长的影响

采用温室盆栽模拟试验研究了不同降雨水平对入侵植物豚草(Ambrosia artemisiifolia)和土著伴生植物肖梵天花(Urena lobata)植株形态、生长、生物量积累与分配的影响。试验共设置1800 mm·a^-1(High precipitation treatment, HP)、1200 mm·a^-1(Midium precipitation treatment, MP)和800 mm·a^-1(Low precipitation treatment, LP)3 个降雨梯度, 结果表明: (1)在各个降雨量水平, 豚草的株高、分枝数量、分枝长度、叶片数均高于伴生土著植物肖梵天花, 其中两物种株高、分枝数量的差异均达显著水平; 豚草的根生物量比(Root mass fraction, RMF)、根冠比(Root mass/crown mass, R/C)显著低于肖梵天花, 茎生物量比(Stem mass fraction, SMF)、比叶面积(Specific leaf area, SLA)和叶根比(Leaf area to root mass ratio, LARM)则显著高于肖梵天花。(2)豚草的分枝数量、叶片数、总叶面积、根茎叶器官生物量、总生物量以及平均相对生长速率(Relative growth rate, RGR)、净同化速率(Net assimilation rate, NAR)等指标均在MP 处理获得最大值, 降雨量减少或增加均导致上述指标下降, 尤以降雨量减少为甚;肖梵天花的相应指标以及株高均随降雨量上升显著增加并在HP 处理获得最大值。降雨量增加对豚草的生物量分配无明显影响, 但显著提高肖梵天花的茎生物量分配比例。两种植物的叶面积比(Leaf area ratio, LAR)、SLA 均不随降雨量的变化而波动。这说明豚草在野外更偏好入侵中等湿润程度的自然环境, 过于干旱或潮湿均导致其入侵能力下降。     

豚草入侵对中小型土壤动物群落结构特征的影响

豚草(Ambrosia artemisiifolia)是菊科豚草属的恶性杂草,在我国华南地区已成功入侵并造成严重危害。为了解豚草入侵对中小型土壤动物群落的影响效应,采用野外样地试验法研究了豚草入侵地中小型土壤动物的群落特征。全年4次采样共获得中小型土壤动物4174头,隶属于4门11纲26类,其中线虫类为优势类群,蜱螨目和弹尾目是常见类群。结果显示,豚草入侵改变了中小型土壤动物群落的结构特征,入侵地中小型土壤动物的总个体数以及线虫类、弹尾目动物的个体数显著增加,但中小型土壤动物类群数的变化不明显;在群落的物种多样性方面,豚草入侵显著提高了群落的密度-类群指数,物种丰富度、优势度指数亦有所上升,但差异不明显,而均匀度、Shannon-Wiener指数则趋于下降;在群落相似性方面,入侵区与其它处理区的差异较小。豚草入侵所引起的局部气候环境、凋落物、根系分泌物与土壤理化性质的变化可能是造成中小型土壤动物群落结构特征改变的主要原因。     

豚草和三裂叶豚草不同植株部位种子萌发与入侵扩散关系

豚草(Ambrosia artemisiifoliaLinn.)和三裂叶豚草(A. trifidaLinn.)是我国恶性入侵物种,分布常呈高密度单一种群,且结实量庞大。探讨二者不同植株部位种子萌发(休眠)与扩散特点,对了解二者入侵机制具有重要意义。以新疆伊犁新源县发生的豚草和三裂叶豚草为材料,在种子成熟期,根据植株高度、枝条长度,按比例从上到下分为9个部位,对不同植株部位种子的形态特征、数量和萌发特性进行比较,分析这两种植物不同植株部位种子萌发与扩散的共性和差异性,研究二者种群密度调节和入侵的关系。结果表明:1)两个物种内不同植株部位间种子的长、宽、百粒重无显著差异,但三裂叶豚草种子的长度和宽度分别是豚草的2—3倍,百粒重高7倍。结合两个物种在伊犁地区分布差异,认为种子大小是两个物种分布区域性差异的原因之一。2)豚草和三裂叶豚草植株外部的上顶、中顶、上中部位种子数占植株总种子数量的50%,中中、下顶占比约23%,而下部的上基、中基、下中、下基的种子数占比约27%,表明当年生产的种子有近73%的比例具有远距离扩散的潜力。3)豚草和三裂叶豚草不同植株部位种子的萌发率具有上端中端下端的趋势;初始萌发时间为下端中端上端;萌发持续时间为上端中端下端。这种萌发方式避免了同一生长季大批种子同时萌发有可能导致高密度死亡的风险。基于上述研究分析,认为豚草和三裂叶豚草不同植株部位种子具有不同的适应功能。其中,上部所产生的种子具较强的扩散能力和低休眠性,有利于两物种快速占据新生境并扩大种群;而中、下部位的种子在母株周围就近扩散,翌年萌发率低,缓解了种群竞争。豚草和三裂叶豚草不同植株部位生产的种子特性和萌发差异是两个物种进行种群密度调节和扩散入侵的重要原因。     

豚草条纹萤叶甲的交配和产卵行为

在我国大陆发现的豚草条纹萤叶甲Ophraella communaLeSage原产于北美洲,取食入侵生物豚草(Ambrosia artemisiifoliaL.)。通过观察该叶甲的交配和产卵行为以及两者之间的相关性,结果表明,豚草条纹萤叶甲一生多次交配,室内观察1次交配时间平均为38.2min,产卵历期平均13.2d,每雌平均产卵312.1粒;但野外产卵量高于室内,平均为553.8粒;卵多聚产在植株幼嫩叶片的背面。雌成虫平均寿命为16.0d。雌成虫随交配次数的增多,产卵量增大、产卵历期和成虫寿命延长,存在显著的直线相关性。     

新疆外来入侵杂草豚草属LAMP快速检测技术的建立

【目的】开发外来入侵生物三裂叶豚草和豚草不同生育期、不同部位的环介导等温扩增(loop-mediated isothermal amplification, LAMP)技术,以达到田间快速、准确和高效识别的目的。【方法】以SYBR Green Ⅰ为指示剂,分别针对三裂叶豚草和豚草不同发育阶段(幼苗期、生长期、种子期)开展LAMP技术开发。【结果】特异性验证结果显示,所检测杂草的LAMP产物均呈阳性(产生白色沉淀),而与其对照的其他2种杂草的LAMP产物均为阴性(无白色沉淀)。灵敏度检测结果显示,该体系的DNA最低检测限为10^-10 ng·μL^-1,比常规聚合酶链式反应灵敏度高。【结论】本研究建立的LAMP检测体系能有效应用于三裂叶豚草和豚草样本的快速检测,为其快速、高效识别提供技术支撑。     

伊犁河谷山地植物群落物种多样性分布格局及环境解释

结合对新疆伊犁河两岸科古琴山南坡(河谷北坡)和乌孙山北坡(河谷南坡) 94个样地的调查资料, 采用DCCA (detrended canonical correspondence analysis)排序法, 分析了物种多样性指数与环境因子之间的关系, 运用广义可加模型拟合植物群落总体多样性指数对海拔梯度的响应曲线, 探讨了伊犁河谷山地植物群落物种多样性的垂直分布格局。结果表明: 在调查的94个样地中, 共出现259种植物, 其中, 草本植物的种类极其丰富, 多达235种, 木本植物的种类极其有限; 垂直结构完整的植物群落具有较高的多样性指数; 河谷北坡植物群落物种多样性的分布格局受海拔、坡度、坡向以及土壤全氮、全钾、有机质、含水量等环境因子的影响较大, 而在河谷南坡, 物种多样性分布格局主要受坡度、海拔、有效磷含量和土壤含水量等环境因子的影响; 在河谷北坡, 植物群落的Patrick丰富度指数与Shannon-Wiener指数与海拔呈明显的双峰曲线关系, Simpson指数与Pielou均匀度指数呈不对称的单峰格局, 而河谷南坡的物种多样性指数随海拔均呈双峰格局, 尽管Patrick丰富度指数不甚明显。山地植物群落物种多样性的垂直分布格局是由海拔为主的多种环境因子综合作用的结果。     

广东省豚草及两种天敌昆虫的发生与分布

豚草(Ambrosia antemisiifolia L.)入侵广东以来蔓延迅速,为了有效抑制豚草进一步扩散蔓延,调查了豚草及其天敌在广东省的发生分布情况。结果表明,目前广东省豚草主要分布在3个区域,粤北韶关及清远地区,粤西肇庆市封开县,粤东北梅州地区。广东省豚草的天敌昆虫主要有豚草卷蛾Epiblema strenuana W.和广聚萤叶甲Ophraella communa L.,其中豚草卷蛾的分布范围较广聚萤叶甲广泛,但其控害作用有限,显著低于广聚萤叶甲。最后讨论了豚草扩散与公路交通的关系,并比较了豚草两种天敌的防控潜力。     

不同氮素水平下入侵种豚草与本地种黄花蒿、蒙古蒿的竞争关系

已有研究表明,土壤氮素增加可提高外来植物的入侵性,降低本地植物的竞争力.为揭示全球氮沉降对入侵种与本地种之间竞争关系的影响,我们于2010年5-8月在中国科学院北京森林生态系统定位研究站温室内,采用取代系列实验方法(standard replacement experiment),研究了3个氮素水平下入侵种豚草(Ambrosia artemisiifolia)与本地种黄花蒿(Artemisia annua)、蒙古蒿(Artemisia mongolica)的生长特征及种内、种间竞争关系的变化.实验采用双因素-随机区组设计,设置了低氮、中氮和高氮3个氮素水平,每一氮素水平分别设置豚草和黄花蒿、豚草和蒙古蒿组成的竞争实验,生长90 d后测量株高和生物量.结果表明:单栽情况下,随氮素水平的增加3个物种的株高均增加,而生物量均无显著变化;混栽情况下,3个物种株高和生物量随氮素水平的增加变化各异,豚草呈极显著增加趋势,而黄花蒿无明显变化,蒙古蒿则先增加后减少.豚草的快速生长使其在竞争中处于优势地位,对本地种黄花蒿和蒙古蒿产生明显的竞争效应.但不同氮素水平下,豚草对本地种的竞争力不同:低氮素水平下,豚草＜两个本地种;中氮素水平下,黄花蒿＜豚草＜蒙古蒿;高氮素水平下,豚草＞两个本地种.氮素添加显著提高了豚草的种间竞争力,改变了豚草与本地种之间的竞争关系,使竞争有利于入侵种.据此推测,在全球变化的背景下,氮沉降的增加将会促进外来种豚草的入侵,增加本地群落的可入侵性.     

豚草和空心莲子草分布与区域减灾策略

当今世界,生物入侵已成为与各国政治、经济、生态与文化紧密相关的热点问题。随着全球经济一体化的飞速发展,外来有害生物的入侵不断加剧。生物入侵给全世界带来的经济损失占全球GDP的1.5%。因此,对外来入侵生物的有效防控     

普通豚草防控药剂筛选

【目的】普通豚草对新疆伊犁河谷地区的生态及旅游产业发展都造成了严重的威胁。本研究于2019年5月和7月中旬筛选218国道沿路林带农田交错生境下防治普通豚草的最适除草剂和施药浓度,旨在为防治普通豚草提供技术指导。【方法】采用田间小区试验,比较药后7、14、30和45 d的株防效、鲜重防效和株高,评价5月中旬8种除草剂的2个施药浓度对约12叶期、株高(6.20±0.13) cm的普通豚草,以及7月中旬21%氯氨吡啶酸AS的5种施药浓度对约20叶期、株高(16.26±0.68) cm的普通豚草的防治效果。【结果】方差分析表明,5月中旬株防效和鲜重防效最高的是75%苯嘧·草甘膦WG 900和1350g·hm~(-2),其次是30%草甘膦AS 5250和6750 g·hm~(-2)、48%三氯吡氧乙酸EC 4170和6255 g·hm~(-2)、21%氯氨吡啶酸AS 300和375 g·hm~(-2),最低的是20%硝磺草酮SC 637.5和750 g·hm~(-2)。7月中旬,21%氯氨吡啶酸AS对普通豚草的株防效和鲜重防效较好浓度是600 g·hm~(-2),药后45 d株防效和鲜重防效分别为69.7%、93.4%,其次是450和525 g·hm~(-2),药后45 d株防效和鲜重防效分别为47.8%、86.4%和51.7%、91.5%。【结论】综合普通豚草种子萌发情况、防治成本、药剂成分及对环境的影响等因素,5月中旬防治伊犁河谷地区林带生境下的普通豚草时,建议施用75%苯嘧·草甘膦WG 900 g·hm~(-2)、30%草甘膦AS 5250 g·hm~(-2)、48%三氯吡氧乙酸EC 4170 g·hm~(-2)、21%氯氨吡啶酸AS 300 g·hm~(-2); 7月中旬防治公路林带生境下的普通豚草时,建议增加药量,施用21%氯氨吡啶酸AS至少525 g·hm~(-2);防治时期上,建议在5月中旬左右进行防控,可大幅降低用药量并方便农事操作。     

恶性入侵植物豚草的繁育系统特性

豚草(Ambrosia artemisiifolia L.)是原产于北美的一年生恶性入侵植物,目前已广泛分布在我国东北、华北、华中和华东等地,威胁农业、生态和民众健康。该种雌、雄头状花序同株,以种子繁殖,因而其有性繁殖特性对其扩散和爆发具有重要影响。运用套袋授粉和联苯胺-过氧化氢法等实验方法,对入侵江苏常熟的豚草种群的繁育系统特性进行了研究。结果表明,豚草花粉活力在开花后第4天开始出现,第8天到第10天花粉活力比较高;柱头可授性在开花第2天开始出现,第5天到第8天柱头可授性较高;同植株上同一时期开花的雌花的柱头可授性和雄花的花粉活力有5d左右的重叠期。不套袋处理(自然条件)和异株授粉处理下,豚草的结实率都比较高,分别达48.4%和44.4%,两者间无显著差异(P0.05);而同株授粉处理的结实率较低,仅3.4%,极显著低于不套袋处理和异株授粉的结实率(P0.01)但显著大于0(P0.05)。分析表明,豚草属于自交不亲和种,但又可部分自交亲和,不具有无融合生殖特性。因此,对在新分布区的零星豚草植株进行及时防除,将取得事半功倍的效果。     

吉林省豚草瘦果形态及微结构特征

【目的】研究吉林省不同地区豚草瘦果形态及微结构特征,为豚草的识别及防控提供参考。【方法】采集吉林省吉林市磨盘山、吉林市龙潭山、桦甸市、蛟河市、长春市、四平市、公主岭市、通化市、白山市、白城市、松原市和乾安县12个地区不同豚草种群的瘦果进行扫描电镜观察、描述和拍照,分析豚草瘦果表型性状与地理-气候因子的相关性,并对瘦果形态及微结构特征进行聚类分析。【结果】豚草果皮纹饰有条状纹饰、网状纹饰和穴状纹饰;瘦果的喙长度随年均降水量增加而增加、随纬度升高而减少;果形系数随经度升高及年均降水量的增加而增加。根据形态和微结构性状聚类分析结果,将豚草瘦果分为3类（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）。其中,Ⅰ类瘦果果皮纹饰网状、中果形、短喙类,种源主要来自蛟河市、通化市、公主岭市、松原市和乾安县;Ⅱ类瘦果果皮纹饰条状、小果形、中长喙类,种源主要来自吉林市磨盘山、吉林市龙潭山、桦甸市、长春市和四平市;Ⅲ类瘦果果皮纹饰穴状、大果形、长喙类,种源主要来自白山市和白城市。【结论】吉林省豚草瘦果形态及微结构存在差异,低纬度、高降水量有利于豚草瘦果生长发育。     

永州广聚萤叶甲和豚草卷蛾的种群动态及对豚草的控制效果

【目的】豚草是一种重要的入侵杂草,严重危害农业生产和人类健康。广聚萤叶甲和豚草卷蛾是豚草的专一性天敌。研究这2种天敌在永州的种群动态及其对豚草的控制效果,可以为永州豚草的防控及这2种天敌的有效利用提供依据。【方法】在湖南省永州市江永县豚草大面积发生区域,人工释放广聚萤叶甲和豚草卷蛾,调查这2种天敌在释放区和扩散区的种群动态和对豚草的防治效果,以及这2种天敌在扩散区的越冬情况。【结果】广聚萤叶甲和豚草卷蛾的扩散能力强。释放1个月后,在释放区,广聚萤叶甲各虫态及豚草卷蛾虫瘿均被发现。整体上,随时间延长,广聚萤叶甲各虫态虫口密度先增后减,而豚草卷蛾虫瘿密度呈逐渐降低趋势。释放2个月后,在距释放区边缘10 km的豚草发生区,发现了广聚萤叶甲和豚草卷蛾,且成功建立了种群并顺利越冬。释放区豚草株高几乎没有增加,且叶片最终被取食精光,几乎全部死亡;扩散区豚草株高略有增加,最终近75%叶片被取食。【结论】广聚萤叶甲和豚草卷蛾可在永州成功建立种群并安全越冬,还能自行扩散,可持续控制野外豚草的发生。     

基于ISSR的豚草和三裂叶豚草遗传多样性研究

[目的]研究不同地理种群的豚草和三裂叶豚草的遗传多样性水平和遗传结构。[方法]应用筛选的13条ISSR引物对8个豚草居群和7个三裂叶豚草居群共240个样品进行分子标记。[结果]8个豚草居群128个样品,共扩增出304条带,多态性位点比率为98.68%;Shannon''s信息指数为0.6716,Nei''s基因多样性指数为0.4788。7个三裂叶豚草居群112个样品,共扩增出266条带,多态性位点比率为95.86%;Shannon''s信息指数为0.6593,Nei''s基因多样性指数为0.4670。豚草和三裂叶豚草各居群遗传距离较近。[结论]豚草和三裂叶豚草在居群间具有一定的遗传稳定性;居群内具有丰富的遗传多样性。豚草和三裂叶豚草遗传变异主要来源于居群内部。豚草各居群遗传距离和地理距离有显著相关性,三裂叶豚草各居群遗传距离和地理距离无显著相关性。     

埋深和播种密度对豚草种子出苗及幼苗生长的影响

豚草是一种全球性的恶性入侵杂草,给我国生物多样性及经济发展造成了巨大威胁。为研究豚草种子出苗和幼苗生长的影响因素,采用盆栽实验分析了种子大小（L、M、S）与埋深（2、4 cm和6 cm）或播种密度（2、4粒/盆和8粒/盆）对豚草（Ambrosia artemisiifolia）种子的出苗和幼苗生长的影响。研究结果表明,埋深对豚草种子出苗的影响高于播种密度及种子大小的影响,较浅的埋深有利于豚草种子出苗;出苗率在不同播种密度下均具有较高水平,达到67.9%-100%,这种高出苗率是豚草在不同生境成功定植的原因之一。豚草的幼苗生长受埋深或播种密度的影响大于种子大小的影响,且小种子更易受埋深或播种密度的影响。种子大小显著影响豚草幼苗的株高和基径（P<0.05）,总体上较大种子的株高和基径高于小种子,此外更小的种子会将生物量更多的分配给根以促进幼苗的生长。幼苗的株高和基径在较浅的埋深下更高,而豚草幼苗的单株生物量、单株地上和地下生物量随埋深的增加而增加。播种密度的增加会加剧豚草幼苗之间对水分、营养、光照等资源的竞争,导致其单株地上、地下及总生物量显著降低（P<0.05）。研究发现豚草在浅埋深、低密度生境中更容易入侵成功,因此可以通过对土壤进行深翻,采取替代控制,种植竞争能力强的本地植物等手段有效管理和防治豚草。     

新疆伊犁野生阿魏菇菌株的分离鉴定与培养特性

对采自新疆伊犁的两种具有不同形态特征的野生阿魏菇（Pleurotus ferulae）子实体分离的菌株进行鉴定和系统发育分析,并探讨优良菌株的培养特性。结合子实体形态和生境特征,利用rDNA-ITS序列,对伊犁野生阿魏菇菌株YL-A1和YL-A2进行分子鉴定及系统发育分析。对阿魏菇菌株YL-A1生长温度、pH、碳源、氮源和无机盐进行单因素试验,分析各因素对菌丝生长的影响,通过L₉(3⁴正交试验,筛选各因子之间的最优组合。结果表明,野生阿魏菇菌株YL-A1（ITS序列GenBank登录号：MN460317）和YL-A2（ITS序列 GenBank登录号：MN809132）,不仅子实体形态特征有差异,且菌株YL-A1菌丝生长速度和长势优于YL-A2,并相互拮抗。结合生境和形态特征及rDNA ITS序列分析,将二者鉴定为阿魏菇(Pleurotus eryngii var. ferulae)。系统发育分析发现,菌株YL-A1和YL-A2单独聚为一组,与其他阿魏菇菌株有一定的遗传距离。经单因素和正交试验,确定了菌株YL-A1在含葡萄糖20 g/L、蛋白胨4 g/L、KH₂PO₄ 1 g/L,pH 7.5的培养基中,25 ℃培养,菌丝生长状态最佳,确定了优良菌株YL-A1菌丝生长最佳培养条件。为进一步保护利用伊犁野生阿魏菇菌种资源提供参考。