氮沉降对不同入侵程度加拿大一枝黄花化感作用的影响

为探究全球氮沉降影响外来植物入侵扩张的作用机制,该文通过受控模拟试验,以入侵植物加拿大一枝黄花(Solidago canadensis)为对象,研究了三种氮水平(N0、N5和N12)下五种不同入侵程度(种内及种间竞争)的加拿大一枝黄花凋落叶浸提液对本地植物莴苣(Lactuca sativa)种子萌发和幼苗生长化感作用的影响。结果表明:(1)N0、N5和N12处理下的不同入侵程度加拿大一枝黄花凋落叶浸提液均显著抑制莴苣的萌发和生长,其中N5土壤入侵初期(S1A3)处理浸提液的化感作用最显著,其发芽速度指数、发芽活力指数、根长、株高和叶长比对照分别降低了61%、79%、84%、68%和13%,此时凋落叶中的总酚和总黄酮含量最高,分别为0.48 mg·g^-1和1.50 mg·g^-1。(2)相同氮添加下,入侵程度对加拿大一枝黄花化感作用有显著影响,随着入侵程度的增加,加拿大一枝黄花化感作用显著减弱,入侵初期(S1A3)凋落叶化感作用显著高于入侵后期(S3A1)。(3)相同入侵程度下,氮添加对加拿大一枝黄花化感作用有显著影响,N5处理的加拿大一枝黄花化感作用比N0或N12处理显著增加。(4)氮添加与入侵程度有交互作用,两者共同作用显著影响了莴苣种子的综合化感作用。综上结果表明,氮沉降可能会增强入侵初期加拿大一枝黄花凋落叶对本地植物的化感抑制作用,进一步促进外来植物的成功入侵,为进一步研究加拿大一枝黄花的化感作用及生态防治提供了一定的理论参考。     

入侵杂草加拿大一枝黄花的化感作用

测定了加拿大一枝黄花水浸提液对辣椒、番茄、萝卜、长梗白菜和小麦等五种经济作物种子萌发和生长的影响。结果表明:(1)高浓度的加拿大一枝黄花水浸提液对几种作物种子萌发和生长有明显的抑制作用,而低浓度下则对萝卜、长梗白菜和番茄的种子生长有一定的促进作用;(2)加拿大一枝黄花茎叶部分水浸提液的抑制作用要强于地下部分。     

加拿大一枝黄花的入侵机理研究进展

我国是世界上遭受外来生物入侵最为严重的国家之一。加拿大一枝黄花(Solidago canadensis L.)是一种世界性的入侵植物,侵入我国已有70多年的历史,目前国内外对其入侵机理已有许多研究。结合近年来的研究热点和重要进展,从加拿大一枝黄花的生物学特点、入侵地环境的可入侵性、化感效应以及植物与土壤的反馈作用等4个方面综述了其成功入侵的机理,分析和评价了各种机理之间的内在联系。认为生物入侵是一个涉及多个营养级的复杂生物学过程,是多种机制综合作用的结果,人类活动的干扰是入侵事件频发的深层次原因。加拿大一枝黄花强大的入侵能力、高度的抗逆性、对本地植物和土传病原菌的化感抑制、入侵地环境的脆弱性以及菌根真菌等有益微生物的协助在入侵过程中起着关键作用,但天敌释放并未使其获得更大竞争优势。     

加拿大一枝黄花--一种正在迅速扩张的外来入侵植物

加拿大一枝黄花Solidago canadensis原产于北美,现已入侵到欧洲、亚洲和大洋洲等地,成为一种世界性的入侵性外来杂草,威胁着生态系统的生物多样性和农业生产,并造成显著的环境与经济损失。1935年,该物种作为庭院植物被引入上海,后逸生成为杂草,目前正在我国境内尤其是东部地区迅速扩散。本文较系统地介绍了加拿大一枝黄花在形态学、生物系统学、遗传多样性和生活史等方面的特征,并试图从其入侵力（繁殖力、化感作用、菌根营养）、被入侵生态系统的可入侵性（适宜的气候、生境破坏、天敌释放和土壤氮水平的影响）以及人类活动的直接影响等三方面分析其入侵成功的原因。最后,提出加拿大一枝黄花的防治关键在于控制其有性繁殖,现有的人工铲除和化学防治等措施都应在其有性繁殖之前实施。     

外来植物加拿大一枝黄花（Solidago canadensis）入侵的结构基础

采用野外观察、光镜、扫描电镜等手段,对入侵皖北的加拿大一枝黄花形态解剖结构进行了研究,并藉此理解该物种入侵适应的结构基础.结果表明:叶的上、下表皮的气孔数目均较少,具有厚的角质层和长的表皮毛,能起到保水和保护作用;叶片内有发达维管束和束鞘延伸,增加了叶片对光合产物的输导能力,以满足地下营养器官发育的需要.茎具有较强输导和支持能力的结构特征.主根过早停止发育,以适应地下逸生结构发育的需要.加拿大一枝黄花花期、花序结构和未能与本地昆虫建立固定访问关系使部分头状花序不育,成熟花粉粒外有胼胝质包被,有利于花粉传播,其花粉粒属于较为进化的类型;根状茎含较多菊糖,具备成为独立散布体的物质和结构基础.     

“黄莺花”与一枝黄花及其同属近缘种的形态比较

形态上与入侵杂草加拿大一枝黄花十分相似的“黄莺花”,近来作为鲜切花的配花走俏花卉市场,也引起了社会对其管理的高度关注。本文通过比较市售8个批次的“黄莺花”与35个入侵中国的加拿大一枝黄花种群、原产地的一枝黄花属2个种群以及一枝黄花的叶和花的11个形态学特征,并进行聚类分析。结果表明除第5批 “黄莺花”外的7个批次单独聚为一类,第5批次与35个入侵中国的加拿大一枝黄花种群聚为一大类,再结合加拿大的2个种群,而一枝黄花单独为一类。这充分说明“黄莺花”并非一枝黄花,而与入侵我国的加拿大一枝黄花各种群接近。进一步再与巨大一枝黄花和粗糙一枝黄花特征相比较分析,发现“黄莺花”与粗糙一枝黄花聚在一组,并进一步与入侵的加拿大一枝黄花相聚,加拿大1和2的种群更接近巨大一枝黄花,而一枝黄花单独成为一支。无论是加拿大一枝黄花、粗糙一枝黄花还是巨大一枝黄花都属于“加拿大一枝黄花复合种”。由此可以认为市售“黄莺花”属于外来入侵杂草加拿大一枝黄花的复合种。叶片长宽比、离基三出脉距叶基距离、表皮毛数的多少、缘花/盘花比等是“黄莺花”与该属其它类群分类鉴定的重要形态学特征性指标。     

加拿大一枝黄花入侵对本土植物群落动态的影响及其机制

了解外来植物入侵对本土植物群落种群动态的影响对于植物入侵的防控极为重要。该文以加拿大一枝黄花(Solidago canadensis)入侵不同阶段的植物群落为研究对象, 对本土植物物种多样性以及常见优势种群的生态位变化进行了定量分析。结果表明: 加拿大一枝黄花氮素积累能力高于其他本土优势种群。随着加拿大一枝黄花入侵的深入, 本土植物群落的物种多样性呈现显著下降趋势; 氮素积累能力高的本土优势种群生态位宽度呈现明显的上升趋势, 而氮素积累能力低的本土优势种群生态位宽度则呈现明显下降的趋势; 本土优势种群的生态位重叠平均值呈现逐步下降的趋势。加拿大一枝黄花的入侵, 显著提高了土壤硝态氮含量, 而土壤铵态氮、有效磷、全磷和全氮含量显著降低。对氮素的积累能力决定了加拿大一枝黄花入侵后, 本土植物种群的动态变化格局。     

开花期加拿大一枝黄花水浸提液对3种作物种子萌发和幼苗生长的影响

测定了入侵杂草加拿大一枝黄花（Solidago canadensis）开花期的茎、叶和花序水浸提液对辣椒(Capsicum annuum)、番茄(Lycoperiscum esculetum)、长梗白菜(Brassica chinensis var. communis)种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明：（1）处于开花期的加拿大一枝黄花存在明显的化感作用,在25 mg·mL^-1时,对3种作物种子苗生长有促进作用,浸提液高于50 mg·mL^-1时,作物种子的萌发率和生长受到抑制,这种抑制作用随处理液浓度的提高而增强,在100 mg·mL^-1浓度处理下,甚至使作物种子失去活力;（2）加拿大一枝黄花叶和花序的水浸提液对种子萌发和生长的影响要大于其茎的浸提液;（3）在3种作物中,长梗白菜种子对加拿大一枝黄花水浸提液的敏感性最高。     

加拿大一枝黄花入侵林地对植物多样性的影响及其季节变化

研究了受加拿大一枝黄花（Solidago canadensis）入侵的半自然林地的植物物种多样性变化,以期揭示该入侵植物对物种多样性的直接影响规律。结果显示,加拿大一枝黄花对林地的入侵造成了植物多样性的下降,入侵区植物的多样性指数小于对照区和只有少量加拿大一枝黄花入侵的蔓延区,而对照区和蔓延区之间并无显著差异。植物多样性指数和群落均匀度指数在不同季节问存在较大变化：多样性指数从4月到11月呈现F降趋势,而从1月份开始多样性指数开始升高。加拿大一枝黄花入侵对物种多样性的影响在6月到10月份最为严重,这可能是由于这段时间该入侵植物通过旺盛的克隆生长侵占了大部分生境排挤了土著植物。可见,虽然在林下的生长受抑。加拿大一枝黄花仍可能通i寸克降繁殖占据牛境．造成林地植物多样性的下降。     

草甘膦对入侵植物加拿大一枝黄花和伴生植物白茅光合特性的影响

入侵植物加拿大一枝黄花(Solidago canadensis)给许多地区带来了较大危害,目前常采用化学防除法进行防除,但除草剂防治入侵植物的同时难免会影响土著植物的生长。为探讨草甘膦对入侵植物与本地植物光合特性的影响,以加拿大一枝黄花及其伴生种白茅(Imperata cylindrica)为研究对象,采用盆栽控制试验方法,研究不同浓度草甘膦处理21后单种、混种加拿大一枝黄花和白茅的生长特征及光响应过程。结果表明:1)草甘膦显著抑制两种植物的生长。随处理浓度升高,加拿大一枝黄花的株高增长量不断减小、叶片枯萎率不断增加;白茅的分蘖死亡率、叶片枯萎率不断升高。白茅对草甘膦较敏感,0.6mL/L浓度下白茅先失绿,1.2mL/L下其分蘖死亡率、叶片枯萎率均超50%;1.8mL/L下加拿大一枝黄花叶片枯萎率超50%。施药后与单种相比,混种加拿大一枝黄花株高增长略快、叶片枯萎率略低,混种白茅分蘖死亡率及叶片枯萎率均较低,但单、混种之间差异不显著。种间关系显著影响白茅的分蘖数。2)随处理浓度递增,加拿大一枝黄花和白茅叶片净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、蒸腾速率(T_r)均不断降低,白茅下降更快。两个物种胞间CO_2浓度(C_i)的变化不同,随着浓度升高,单种加拿大一枝黄花C_i先下降而后上升,而混种时的C_i则不断下降;单、混种白茅C_i均上升。3)草甘膦显著影响加拿大一枝黄花和白茅最大净光合速率(P_(nmax))、光饱和点(LSP)和光补偿点(LCP);对两个物种暗呼吸速率(R_d)的影响不显著,对加拿大一枝黄花表观量子效率(AQY)的影响同样不显著,但显著影响白茅AQY。种植方式显著影响两个物种P_(nmax)、LSP以及白茅R_d和AQY。0.6mL/L草甘膦对混种加拿大一枝黄花和白茅P_(nmax)的影响要大于对单种植株的影响,随处理浓度上升,对不同种植方式下两种植物P_(nmax)的影响趋近。与本地种白茅相比,入侵植物加拿大一枝黄花具有更高的光合速率和生长速率;草甘膦显著降低两个物种的生长和光合作用,白茅对草甘膦处理更敏感。     

Enhanced allelopathy and competitive ability of invasive plant Solidago canadensis in its introduced range

Aims Why invasive plants are more competitive in their introduced range than native range is still an unanswered question in plant invasion ecology. Here, we used the model invasive plant Solidago canadensis to test a hypothesis that enhanced production of allelopathic compounds results in greater competitive ability of invasive plants in the invaded range rather than in the native range. We also examined the degree to which the allelopathy contributes increased competitive ability of S. canadensis in the invaded range.Methods We compared allelochemical production by S. canadensis growing in its native area (the USA) and invaded area (China) and also by populations that were collected from the two countries and grown together in a 'common garden' greenhouse experiment. We also tested the allelopathic effects of S. canadensis collected from either the USA or China on the germination of Kummerowia striata (a native plant in China). Finally, we conducted a common garden, greenhouse experiment in which K. striata was grown in monoculture or with S. canadensis from the USA or China to test the effects of allelopathy on plant–plant competition with suitable controls such as adding activated carbon to the soil to absorb the allelochemicals and thereby eliminating any corresponding allopathic effects.Important findings Allelochemical contents (total phenolics, total flavones and total saponins) and allelopathic effects were greater in S. canadensis sampled from China than those from the USA as demonstrated in a field survey and a common garden experiment. Inhibition of K. striata germination using S. canadensis extracts or previously grown in soil was greater using samples from China than from the USA. The competitive ability of S. canadensis against K. striata was also greater for plants originating from China than those from the USA. Allelopathy could explain about 46% of the difference. These findings demonstrated that S. canadensis has evolved to be more allelopathic and competitive in the introduced range and that allelopathy significantly contributes to increased competitiveness for this invasive species.     

外来杂草加拿大一枝黄花对入侵地植物的化感效应

采用人工气候箱培养试验,初步研究了入侵杂草加拿大一枝黄花对本地植物的化感作用.测定了根系和根状茎的不同浓度浸提液对白三叶发芽率和幼苗生长的影响;不同播种密度下根系1:60提取浓度对白三叶种子萌发和幼苗生长的影响;根状茎1:60提取浓度对白三叶、红三叶、天蓝苜蓿、黑麦草、北美车前、鸡眼草、苇状羊茅、胜红蓟、马齿苋、碱蓬和刺苋的种子萌发和幼苗生长的影响.结果表明,加拿大一枝黄花根系和根状茎的化感抑制作用均随浓度的升高而增强,且根状茎提取物的抑制效应高于根系提取物的效应;在1:60低浓度根系浸提液作用下,不同密度的白三叶幼苗萌发率和幼根、幼芽长度差异不显著;1:60低浓度根状茎提取物对11个物种的种子萌发均有显著抑制作用,但对不同物种的抑制程度有差异,对禾本科植物的抑制作用大于非禾本科和豆科;1:60低浓度根状茎提取物对10个物种的幼根影响与对萌发率的影响相似,但在对幼芽的影响上,仅对鸡眼草、刺苋和苇状羊茅起抑制作用,而对其他植物无显著抑制(黑麦草、北美车前、胜红蓟、马齿苋和刺苋)或起促进作用(白三叶、红三叶、天蓝苜蓿).     

Allelopathic interactions between invasive plant Solidago canadensis and native plant Phragmites australis

Taking the seeds of invasive plant Solidago canadensis and native plant Phragmites australis from their mono- and co-dominant communities as allelopathic acceptors, this paper analyzed the differences in the seed germination rate and sprout length after treated with five level (12.5, 25, 50, 100, and 200 mg x mL(-1)) S. canadensis and P. australis extracts, aimed to understand the allelopathic interactions between the two species. The 1000-grain weight and seed germination rate under distilled water treatment of the two species in co-dominated community were greater than those in mono-dominant community. Low level (12.5 and 25 mg x mL(-1)) S. canadensi extracts slightly promoted the seed germination rates of S. canadensis in both mono- and co-dominant communities, but high level (50, 100, and 200 mg x mL(-1)) S. canadensi extracts had strong inhibition effect, especially for the S. canadensis in co-dominated community. No significant patterns were observed about the effects of P. australis extract on S. canadensis seed germination. The sprout length of S. canadensis seeds in both mono- and co-dominant communities decreased with increasing level of S. canadensis extract, but decreased in a fluctuation way with increasing level of P. australis extract. After treated with the extracts of P. australis or S. canadensis, the seed germination rate of P. australis in mono-dominant community was significantly greater than that in co-dominant community (P < 0.05), but there was no significant difference between these two extracts.     

入侵种加拿大一枝黄花对土壤特性的影响

生物入侵已给人类社会带来了巨大的环境和经济损失,但关于植物入侵对生态系统的影响后果还知之甚少。土壤是生态系统的重要组成部分,植物入侵对土壤特性的影响已引起了生态学家的普遍关注。我们将原产北美的入侵杂草加拿大一枝黄花(Solidagocanadensis)和同属土著植物一枝黄花(S.decurrens)种植在具有相同利用历史的土壤中,通过检测生长后期不同植物下土壤特性的差异来研究加拿大一枝黄花的入侵后果。测定的土壤特性包括pH值、总碳、总氮、土壤有机质、硝态氮、铵态氮、净铵化速率、净硝化速率和净矿化速率等。野外选取了加拿大一枝黄花的典型入侵地上海江湾绿地进行土壤特性调查作为辅证。移栽实验和野外调查得到了基本一致的结果:加拿大一枝黄花调节了土壤pH值,增加了总碳、氮库和有机质库,降低了铵氮库和硝氮库。加拿大一枝黄花还促进了微生物的矿化速率和铵化速率,这表明该物种提高了土壤无机氮和铵氮的供给。控制无机氮浓度和无机氮形式的独立实验表明,高氮供给和富铵氮条件有利于加拿大一枝黄花的生长。本研究不仅为外来植物入侵后果的评估提供实验证据,而且为植物成功入侵的机制探索提供思路。     

乡土植物芦苇对外来入侵植物加拿大一枝黄花的抑制作用

在城市建筑荒地中设立实验样地,通过对样方植物进行实地观测,并结合实验室比叶重和生物量测算,了解和分析野外建筑荒地中自然混生条件下芦苇(Phragmites communis)和加拿大一枝黄花(Solidago canadensis)的竞争过程和结果。结果表明芦苇和加拿大一枝黄花混生群落中芦苇发展近似于单优群落,芦苇以较高的平均株高和密度抑制加拿大一枝黄花生长,混生群落逐渐趋向于芦苇单优群落。混生群落芦苇比叶重和平均每株生物量近似于单优群落,加拿大一枝黄花比叶重和平均每株生物量显著低于其单优群落,光合作用受到显著抑制。de Wit模型分析显示,混生群落中芦苇和加拿大一枝黄花相互竞争、拮抗,前者竞争攻击力高于后者,模型预测混生群落中芦苇最终将把加拿大一枝黄花从样地中排除出去。浸提液种子培养显示加拿大一枝黄花具有化感作用,在低浓度条件(12.5mg/mL)下,对自生种子发芽有促进作用,高浓度条件下出现强烈抑制,但各浓度下芦苇种子不受加拿大一枝黄花化感作用影响;芦苇种子繁殖能力相对较弱,混生样地中加拿大一枝黄花在芦苇竞争胁迫下,种子千粒重和发芽率显著上升,扩散能力增强。芦苇具有在一定区域生态控制加拿大一枝黄花的潜力。     

Morphological variation of the introduced perennial Solidago canadensis L. sensu lato (Asteraceae) in Europe

Morphological and life-history variation within and between 23 European populations of the introduced and widespread perennial Solidago canadensis L. sensu lato (Asteraceae) was investigated. The populations differed significantly in all 19 characters measured. Coefficients of variation and intraclass-correlations were high for characters related to growth. Floral characters (involucral height, number of disk florets, number of ray florets), and pubescence of stems and leaves varied considerably among sampled shoots, but their frequency distributions were unimodal and the coefficients of variation low. The first three principal components explained 48% of the variation and formed no dusters among the shoots. Several character means correlated with latitude, indicating clinal variation among the populations. Comparison of variation in floral and leaf characters with data from the native range suggests that S. canadensis s.l. naturalized in Europe belongs to a taxon that is close to S. canadensis var. scabra (Muhl.) Torr. & Gray ( S. altissima L.), despite the reported diploid chromosome number of this taxon in Europe.     

10种菊科植物水提液对小麦幼苗生长的影响

用小白酒草、黄鼠草、刺儿菜、一年蓬、苍耳、苦苣菜、旋覆花、紫菀、黄花蒿、野塘蒿等10种菊科植物的水提液,对小麦进行不同浓度的皿内沙培实验,分别对小麦的根长、苗高及鲜重等三项指标进行测定的统计结果表明：10种菊科植物水提液对小麦幼苗生长的影响依种类有差异,其中旋覆花、黄花蒿、野塘蒿、紫菀对小麦表现出明显克生作用,而小白酒草、黄鼠草则表现出一定的促生作用;刺耳菜、一年蓬、苍耳对小麦幼苗生长的影响不明显。     

黑荆（Acacia mearnsii）对几种林下植物种子萌发的化感作用

研究了入侵植物黑荆（Acacia mearnsii De Willd.）不同地上器官、不同浓度水浸提液对杜虹花（Callicarpa formosana Rolfe.）、紫薇（Lagerstroemia indica Linn.）、白花败酱（Patrinia villosa Juss.）、田麻（Corchoropsis tomentosa(Thunb.) Makino）4种植物种子的化感作用。结果表明黑荆茎、叶和豆荚水浸提液对4种植物的种子萌发均有不同程度的抑制作用。（1）黑荆不同地上器官对杜虹花、白花败酱、田麻的化感作用强度为叶>茎>豆荚,对紫薇的化感效应与浸提液的浓度有关,低浓度时茎>叶>豆荚,高浓度时豆荚>茎>叶。（2）同一器官的水浸提液对各植物化感效应不同,豆荚水浸提液对杜虹花、白花败酱、紫薇的种子萌发表现为较强的抑制作用,而对田麻则影响不显著。（3）高浓度茎水浸提液对种子萌发抑制作用的强度表现为田麻>杜虹花>紫薇>白花败酱。（4）随着浓度的增加,黑荆不同地上器官的水浸提液对杜虹花、白花败酱和田麻种子萌发的影响都呈现抑制作用增强的趋势。（5）黑荆的入侵可能通过化感作用抑制林下植物种子的萌发而对森林物种多样产生负面影响。