入侵植物黄花刺茄在新疆不同生境中的繁殖特性

外来植物的入侵与其繁殖特性密切相关,比较外来植物在不同生境中的繁殖特性将为揭示其入侵的最适生境及其入侵机制并制定合理的管理策略提供理论依据。黄花刺茄(Solanum rostratum)是一种原产新热带区和美国西南部、仅进行有性繁殖的一年生杂草,已在中国新疆等7个省/市成功入侵。本文对黄花刺茄在新疆绿洲、荒漠草原和砾质荒漠中的有性繁殖特性进行了研究,旨在比较该物种在不同生境中的繁殖能力,明确其在新疆入侵的最适生境。结果表明:(1)黄花刺茄单花开放持续时间为27–47 h。3种生境中植株每天开花时间和单花开放持续时间基本相同,但开花数/株表现为绿洲>荒漠草原>砾石荒漠,生境间存在极显著差异(P<0.01)。(2)3种生境中黄花刺茄的传粉昆虫均为四条隧蜂(Halictus quadricinctus)、隧蜂(Halictus sp.)和扁柄木蜂(Xylocopa latipes),且均为蜂振传粉。其中,扁柄木蜂的访花次数极少。(3)3种生境中传粉昆虫的总访花频率表现为绿洲>荒漠草原>砾石荒漠,彼此间均存在显著差异(P<0.05)。四条隧蜂喜好低温高湿环境,而隧蜂偏好高温低湿环境,四条隧蜂的日访花高峰期早于隧蜂。(4)3种生境中黄花刺茄的结实数/株、结籽数/果实、结籽数/株及种子千粒重表现为绿洲>荒漠草原>砾石荒漠,且结实数/株与开花数/株及传粉昆虫的总访花频率均呈极显著正相关,结籽数/果实和结籽数/株与总访花频率均呈显著正相关。这些结果说明:在新疆干旱区,绿洲是黄花刺茄入侵的最适生境。黄花刺茄在绿洲中可获得较多的资源,形成较多的花以吸引更多的传粉昆虫,并产生较多且千粒重较大的种子。     

人类活动对外来入侵植物黄花刺茄在新疆潜在分布的影响

明确区域尺度上外来入侵植物的潜在分布格局及入侵风险区对入侵种的预防和控制具有重要意义。以国家重点管理外来入侵物种黄花刺茄(Solanum rostratum Dunal)为研究对象,以其扩散蔓延的新疆地区为研究区域,基于生物气候、土壤、地形等60个自然环境因子和人类活动强度因子,应用MaxEnt模型和ArcGIS空间分析技术分别构建了现代气候情景及人类活动干扰下的黄花刺茄适宜生境预测模型,分析探讨了人类活动及自然环境因子对黄花刺茄空间分布的影响。结果表明:人类活动干扰下的训练集和测试集的AUC值均大于无人类活动干扰的AUC值,无人类活动干扰下黄花刺茄在新疆的总适生面积为327784.36 km~2,人类活动干扰下总适生面积为445619.96 km~2;阿勒泰地区北部、塔城中部和南部、博州中部和东部、伊犁州中部、克州西部、五家渠市、阜康市、玛纳斯县、呼图壁县为高危入侵风险区;影响黄花刺茄潜在分布的主导变量为年降雨量、人类活动强度、海拔、下层土沙含量、降雨量的季节性变化和年平均温,黄花刺茄在新疆的扩散与人类活动强度呈正相关;黄花刺茄在新疆的分布未达到饱和且处于逐步扩散态势,呈现以昌吉州和乌鲁木齐市为中心,向天山以北和新疆以西的区域辐射状扩散。     

人类活动对外来入侵植物黄花刺茄在新疆潜在分布的影响

明确区域尺度上外来入侵植物的潜在分布格局及入侵风险区对入侵种的预防和控制具有重要意义。以国家重点管理外来入侵物种黄花刺茄(Solanum rostratumDunal)为研究对象,以其扩散蔓延的新疆地区为研究区域,基于生物气候、土壤、地形等60个自然环境因子和人类活动强度因子,应用MaxEnt模型和ArcGIS空间分析技术分别构建了现代气候情景及人类活动干扰下的黄花刺茄适宜生境预测模型,分析探讨了人类活动及自然环境因子对黄花刺茄空间分布的影响。结果表明:人类活动干扰下的训练集和测试集的AUC值均大于无人类活动干扰的AUC值,无人类活动干扰下黄花刺茄在新疆的总适生面积为327784.36 km2,人类活动干扰下总适生面积为445619.96 km2;阿勒泰地区北部、塔城中部和南部、博州中部和东部、伊犁州中部、克州西部、五家渠市、阜康市、玛纳斯县、呼图壁县为高危入侵风险区;影响黄花刺茄潜在分布的主导变量为年降雨量、人类活动强度、海拔、下层土沙含量、降雨量的季节性变化和年平均温,黄花刺茄在新疆的扩散与人类活动强度呈正相关;黄花刺茄在新疆的分布未达到饱和且处于逐步扩散态势,呈现以昌吉州和乌鲁木齐市为中心,向天山以北和新疆以西的区域辐射状扩散。     

外来入侵植物刺萼龙葵的入侵特征与防治策略

刺萼龙葵是原产于北美洲的恶性外来入侵植物,在世界各地广为分布,已入侵我国北方地区,严重威胁我国农牧业安全,亟待明确刺萼龙葵入侵过程与危害,为我国制定刺萼龙葵防治策略提供参考。本文对刺萼龙葵生物学和生态学特性、传播途径、入侵历史和分布特征、危害、现有防除措施及存在等问题进行综述。刺萼龙葵具有花期长、花粉萌发率和结实率高、果实和种子产量大等高繁殖能力特征;能适应多变气候和异质性生境;具有自体传播、风力传播、水力传播、动物传播和人为传播等多种传播途径;已先后入侵了我国9个省级行政区的55个区县,向华北、华中和华东快速入侵的可能性高;刺萼龙葵的植株及分泌物对人畜安全、动物皮毛质量、草地植被结构、农作物产量等方面造成严重危害,并帮助传播植物病虫害。然而,现有的化学和物理防除措施仍不能彻底遏制传播、消除危害和保障生产。为有效防除刺萼龙葵,应开展刺萼龙葵入侵风险评估,针对不同土地利用类型制定防治措施,加强入侵机制和防控技术研究。     

北京外来入侵植物刺萼龙葵抑肿瘤ATPase效应评估

在北京,本世纪初出现了一种外来入侵植物--刺萼龙葵。这种植物起源于北美洲,全植株有毒,含有茄碱(一种神经毒素);另一方面,茄碱又有抑瘤等功效。为了在熟悉刺萼龙葵的毒害程度、治理这种外来入侵植物的同时,能够废物利用,从中有效获得茄碱等有药理或经济价值的成分,通过检测全植株提取物对肿瘤细胞(H₂₂)膜ATPase活力的抑制效应,并对照茄碱、传统化疗药物环磷酰胺的功效,对北京外来入侵植物刺萼龙葵抑瘤效应进行了评估。结果发现,北京自然界已入侵生长的刺萼龙葵的细胞毒性约相当于3.63 mg/g茄碱的当量,大约相当于(或略高于)马铃薯嫩芽的茄碱当量。因此,实行废物利用,从入侵生长的刺萼龙葵中获得茄碱(等药用成分)大有作为,可以在治理生态中获得经济效益,并解放出马铃薯等具有其他重要经济价值作物的生产力。     

外来入侵植物和本地植物核DNA C-值的比较及其与入侵性的关系

用流式细胞仪测定了8科10属13种外来入侵植物、6种本地植物和1种外来非入侵植物的核DNAC-值。结果表明:作为整体,外来入侵植物的平均核DNAC-值显著低于本地种和外来非入侵种,但对同属不同类型植物进行比较,未发现一致的规律;在4个既包含外来入侵种又包含本地种的属中,泽兰属(Eupatorium)和鬼针草属(Bidens)外来入侵种的核DNAC-值显著低于同属本地种,莲子草属(Alternanthera)的2种外来入侵植物中仅有1个种的核DNAC-值显著低于同属本地种,而草胡椒属(Peperomia)外来入侵种的核DNAC-值显著高于同属本地种;表明核DNAC-值与外来植物入侵性无必然联系。     

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。     

北京市典型公园外来入侵植物分布格局

近年来城市发展迅速,生境破碎化加剧,生物入侵的风险大大增加。外来入侵植物已入侵城市绿地生态系统,部分已成为城市公园生境中的优势种,占据本地植物生存空间、威胁本地植物生物多样性。为研究北京市公园外来入侵植物分布格局,以北京市4个不同功能区(核心区、拓展区、近郊区和远郊区)为研究区域进行外来入侵植物调查,基于19个典型公园的255个样方调查数据,对比不同功能区公园外来入侵植物组成和分布格局。调查共记录外来入侵植物40种,隶属于12科29属,其中菊科为优势科、一年生草本居多,牛膝菊(Galinsoga parviflora)和小蓬草(Erigeron canadensis)的频次和生态位宽度较大,分布较广泛,大狼杷草(Bidens frondose)和凹头苋(Amaranthus blitum)的优势度最大,资源竞争能力较强。外来入侵植物在拓展区公园的丰富度最高,核心区最低,对四个功能区的对比分析结果表明:(1)拓展区公园的外来入侵植物Shannon-Wiener多样性指数、丰富度和Pielou均匀度指数均显著高于核心区和远郊区,外来入侵植物Simpson指数则呈现出远郊区显著高于拓展区和近郊区的特征(P<0.05),本地植物则正好相反;(2)拓展区公园的外来入侵植物入侵强度系数(Invasion intensity index,III)最高,且显著高于核心区(P=0.008),其他功能区之间无显著差异;(3)核心区公园与其他三个区群落组成不同,其余三个功能区均较为相似。研究表明北京市公园外来入侵植物的丰富度除核心区以外整体上与城市化梯度呈正相关,核心区公园植物群落抵御外来入侵植物的能力较弱,拓展区公园植物群落中外来入侵植物丰富度高、分布均匀并处于优势地位,需及时治理。     

入侵植物刺萼龙葵花部性状的表型变异及其对繁殖适合度的影响

入侵植物花部性状的表型变异及其与繁殖适合度的关系是入侵生态学研究中的基本问题之一.为明确入侵植物刺萼龙葵(Solanum rostratum)种群间和种群内花部性状的表型变异程度和变异规律,并探讨刺萼龙葵花部表型变异对繁殖适合度的影响,采用巢式方差分析、变异系数分析、相关分析、主成分分析及多元线性回归等分析方法,对中国京冀地区的6个刺萼龙葵自然种群的10个花部表型性状和果实种子数量进行了研究.结果表明,(ⅰ)刺萼龙葵花部表型性状在种群间和种群内均存在极显著的变异,种群间的变异(27.26%)大于种群内的变异(3.55%),种群间平均表型分化系数为82.31%,种群间变异是刺萼龙葵表型变异的主要来源,表明刺萼龙葵具有较强的环境适应能力;(ⅱ)各花部表型性状的平均变异系数(coefficient of variation, CV)为13.13%,变异幅度为7.45%～29.79%,柱头与最近喂食雄蕊顶端的距离(distance between the stigma and the closest feeding stamen, DSF)的变异系数最大,传粉雄蕊长(length of the...     

北京外来入侵植物刺萼龙葵的生态状况

调查了北京密云县李各庄和小漕村荒草地90个2m×2m草本优势型样方的刺萼龙葵入侵地,分析了样方中各种植物的种类组成和区系特点以及种群的多度、频度和重要值,并结合其生长型、生态优势和竞争关系,评估了北京外来入侵植物刺萼龙葵的生态状况和生态危害风险。结果表明:在多度方面,刺萼龙葵在李各庄群落(共29种植物)中位列第3,在小漕村群落(共51种植物)中位列第5;在频度方面,刺萼龙葵在李各庄群落和小漕村群落中都位列第1;重要值数据表明,刺萼龙葵在李各庄群落和小漕村群落中的综合适应力均最大。综合分析可知,刺萼龙葵在北京的入侵生长尚处于局部危害阶段,但在其范围内已经突破生长瓶颈,成为优势种,同时禾本科、菊科和桑科的一些物种在抗衡刺萼龙葵的进一步扩展上具有一定的潜力。在生态干预策略上,可立足于若干具一定优势的本地物种,在刺萼龙葵发展到单优势种之前对其实行生态更替和铲除。     

交配距离与父本数量对野慈姑有性繁殖的影响

植物的有性繁殖是生活史和进化的核心, 母本及环境对繁殖的影响固然重要, 父本的贡献亦不容忽视。父本来源与多样性对坐果结籽和后代质量的影响明显, 但由于不同物种或种群的繁殖特点和进化历程, 往往也会呈现其独特性。该研究旨在探究挺水植物野慈姑(Sagittaria trifolia)是否存在自交或远交衰退, 以及父本数量对其繁殖和后代表现的影响。通过人工控制授粉, 设置自交、近距离异交(<50 km)、远距离异交(＞200 km) 3种交配距离以及单、双两类父本数量, 共计5种授粉处理, 观测野慈姑坐果概率、单果种子数量、种子面积、萌发率(2018和2019年)、幼苗芽长(2018和2019年)共7项指标。结果显示: 不同距离的交配对野慈姑的坐果概率、单果种子数量、种子面积、萌发率、幼苗芽长没有显著影响, 野慈姑未出现明显的自交衰退或远交衰退现象。父本数量的增加对野慈姑的结实数量(坐果概率、单果种子数量、种子面积)无影响, 但结实质量方面, 双父本处理的种子萌发率略高于单父本处理。综上所述, 交配距离与父本数量对野慈姑的繁殖表现影响较小, 这可能与其频繁的自交历史、远距离的基因扩散以及高度相似的水生环境有关; 同时, 该研究基于20余个自然种群的基因型, 研究结果也表明了野慈姑物种水平有性繁殖的优异和稳定性。     

The cobblers stick to their lasts: pollinators prefer native over alien plant species in a multi-species experiment

The majority of plant species rely, at least partly, on animals for pollination. Our knowledge on whether pollinator visitation differs between native and alien plant species, and between invasive and non-invasive alien species is still limited. Additionally, because numerous invasive plant species are escapees from horticulture, the transition from human-assisted occurrence in urbanized habitats to unassisted persistence and spread in (semi-)natural habitats requires study. To address whether pollinator visitation differs between native, invasive alien and non-invasive alien species, we did pollinator observations for a total of 17 plant species representing five plant families. To test whether pollinator visitation to the three groups of species during the initial stage of invasion depends on habitat type, we did the study in three urbanized habitats and three semi-natural grasslands, using single potted plants. Native plants had more but smaller flower units than alien plants, and invasive alien plants had more but smaller flowers than non-invasive alien plants. After accounting for these differences in floral display, pollinator visitation was higher for native than for alien plant species, but did not differ between invasive and non-invasive alien plant species. Pollinator visitation was on average higher in semi-natural than in urbanized habitats, irrespective of origin or status of the plant species. This might suggest that once an alien species has managed to escape from urbanized into more natural habitats, pollinator limitation will not be a major barrier to establishment and invasion.     

芸芥自交亲和性变异的初步研究

为了判断芸芥(Eruca sativa)自交亲和性的变异情况, 采用套袋自交、剥蕾自交和开放授粉3种方法, 对来源于中国、伊朗和巴基斯坦的52份芸芥的自交亲和指数及相对亲和指数进行了统计分析。结果表明: (1) 芸芥为高度自交不亲和植物, 其不同品种(系)中存在自交亲和基因; (2) 芸芥不同品种间自交亲和性存在广泛的变异, 品种间自交亲和指数介于0-4.98之间, 品种内不同个体间自交亲和性也存在广泛的变异; (3) 参试材料分为4种类型, 即高自交亲和、自交亲和、自交不亲和(0<自交亲和指数<1.00)及高自交不亲和; (4) 芸芥自交亲和性因生态类型而异, 西南地区的材料自交亲和性最高, 西北地区次之, 华北地区最低。总之, 芸芥为一种高度自交不亲和植物, 其自交亲和性状存在广泛的变异, 共有4种变异类型。     

1989—2020年长江口九段沙湿地格局演变及影响因素

河口湿地受流域和海洋环境变化及人类活动的共同影响,脆弱而敏感,演变机制复杂。九段沙湿地是长江河口面积最大的河口沙洲湿地,受流域来沙减少和外来物种互花米草入侵的影响,其湿地格局正在经历快速演变。本研究通过遥感解译、野外调查、地形资料分析等方法,分析了1989—2020年九段沙湿地格局演变过程,结合大通水文站的水文数据和九段沙互花米草入侵历史,重点分析了流域减沙和互花米草入侵对九段沙湿地的影响。结果表明: 1991年以来,九段沙湿地总面积(-5 m以上)先增后减,在2005年湿地总面积最大(421.16 km²);1989—2020年,九段沙0 m以上潮滩湿地和湿地植被面积呈持续增长趋势,分别增加了1.5和47.1倍;流域来沙减少导致九段沙0 m以上潮滩湿地面积和植被面积的增速下降,而-5 m以上湿地总面积呈减少趋势;1997年以来引种外来物种互花米草的快速扩张已严重侵占了本地物种的生存空间,成为九段沙湿地中面积最大的优势植物。流域减沙和互花米草入侵正导致九段沙湿地结构发生快速演变,为避免其生态服务功能退化,应积极采取湿地保护和修复措施,维持九段沙湿地生态系统的稳定与健康发展。     

Plant nutrient dynamics and stoichiometric homeostasis of invasive species Spartina alterniflora and native Cyperus malaccensis var. brevifolius in the Minjiang River estuarine wetlands

Aims Stoichiometric homeostasis is an important mechanism in maintaining ecosystem structure, function, and stability. The invasion of exotic species, Spartina alterniflora, has largely threatened the structure and function of native ecosystems in the Minjiang River estuarine wetland. However, how S. alterniflora invasion affect plant stoichiometric homeostasis is largely unknown. This could enhance our understanding on wetland ecosystem stability and expand the applications of ecological stoichiometry theory.
Methods Nitrogen (N) and phosphorus (P) contents of plant organs and soils in the S. alterniflora, Cyperus malaccensis var. brevifolius, and S. alterniflora-C. malaccensis var. brevifolius mixture were measured, and the homeostatic index (H) was calculated according to the stoichiometric homeostasis theory.
Important findings Our results showed that the invasion of S. alterniflora significantly increased soil N:P ratio (p < 0.05), but did not affect soil N or P contents. The N and P contents of leaf and stem were the highest for S. alterniflora, and those of the stem were the highest for C. malaccensis var. brevifolius. At the ecosystem level, the average of homeostatic index (H) of N (H_N, 25.31) was larger than those of P (H_P, 10.33) and N:P (H_N:P, 2.50). At the organ level, root H_N was significantly larger than stem H_N (p < 0.05) and sheath H_N:P was greater than root H_N:P (p < 0.05), while there was no significant difference for H_P among root, stem, leaf, and sheath (p > 0.05). As for species, root H_N of S. alterniflora was significantly larger than that of C. malaccensis var. brevifolius in the mixture community (p < 0.05). In the monoculture, stem H_N:P of S. alterniflora was significantly higher than that of C. malaccensis var. brevifolius (p < 0.05). Furthermore, root H_N, leaf H_N and sheath H_N of S. alterniflora in the mixed community was significantly larger than that of S. alterniflora in the monoculture (p < 0.05), suggesting that S. alterniflora invasions increased their stoichiometric homeostasis. Meanwhile, the stoichiometric homeostasis of invasive and native plants were influenced by multiple factors, such as nutrients, organs, vegetation, and invasion. However, larger homeostasis was found in S. alterniflora than in C. malaccensis var. brevifolius in some particular organs either in mixture or monoculture communities. Therefore, the successful invasion of S. alterniflora may result from higher homeostatic index than the native species, C. malaccensis var. brevifolius.     

西北太平洋亚热带海域浮游动物种类组成与分布

为了解西北太平洋亚热带海域浮游动物群落结构,根据2019年3月"淞航号"调查船在西北太平洋(28°--35° N,147°--154° E)44个站点进行渔业资源调查期间采集的浮游动物样本,分析了浮游动物的种类组成与分布.结果 表明:该海域共鉴定出浮游动物456种(含浮游幼体和未定种),属于14个类群8个门类,其中桡足...     

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。     

1995-2019年广西山口红树林国家级自然保护区互花米草和红树林面积变化

互花米草根系发达,适应环境的能力强,在与其他植物争夺空间和养分的过程中容易占据优势.其作为外来入侵物种已对我国海岸带生态系统造成危害.为了探讨互花米草的入侵对我国红树林生长和扩张所造成的影响,本研究以广西山口红树林国家级自然保护区的红树林为例,通过对1995-2019年8景Land-sat多光谱遥感影像的解译,分析互花...     

互花米草入侵下湿地土壤碳氮磷变化及化学计量学特征

为阐明外来物种入侵对生态系统的改变,对闽江河口区本土植物短叶茳芏和不同入侵年限的互花米草湿地土壤总碳(TC)、总氮(TN)、总磷(TP)含量进行了测定与分析.结果表明: 互花米草入侵后0～50 cm深度各层土壤TC、TN和TP含量均有不同程度的增加,其中TC、TN的变化比较一致,而TP的变化滞后;TC的增加引起土壤C/N持续增加,而TP是调节互花米草入侵过程中湿地土壤C/P和N/P的关键因子,C/P和N/P的变化基本一致.土壤TC、TN、TP的变化受到土壤盐度、容重、含水量和黏粒组成的影响,而它们之间计量比主要受土壤盐度、粒径组成的影响;C/N和C/P对互花米草湿地的土壤固碳效应具有良好的指示作用.互花米草入侵引起生物量和湿地生境改变,导致土壤碳氮磷含量及其生态化学计量比发生显著变化,且随入侵时间延长表现出不同的变化特征.