外來物種紫莖澤蘭Eupatorium adenophorum Spreng入侵機制的研究.pdf

1、本文為弄清紫莖澤蘭生物學(xué)、生態(tài)學(xué)特性，深化紫莖澤蘭對生態(tài)系統(tǒng)入侵規(guī)律的認識，對外來物種紫莖澤蘭Eupatorium adenophorum Spreng入侵機制進行了研究。本研究在國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃(2002CB111400)支持下，通過近3年的工作，獲得以下主要成果： 1.紫莖澤蘭種子種群動態(tài)的研究。 在撂荒地、農(nóng)田和林區(qū)三個不同生境中從種子雨、種子庫、種苗庫上研究了紫莖澤蘭種子種群動態(tài)規(guī)律。結(jié)果表明，紫莖澤蘭種

2、子種群從3月初開始，于4月底達到了年高峰值，其年降種子雨量在撂荒地多年生紫莖澤蘭單一群落最多，每平米可高達24萬粒以上，農(nóng)田最少只有1.08萬粒/m2；種子雨幾乎全部分布于5cm土層以上，到7月上旬時種子庫中有活力的紫莖澤蘭種子密度變動每平米在52～107粒。在三種不同生態(tài)區(qū)中，紫莖澤蘭種子的活力及千粒重都是荒地單一群落最高，林區(qū)中的紫莖澤蘭種子千粒重雖然高于農(nóng)田，但它的種子活力卻是最低，比荒地中的種子活力低了三分之一。 2.紫

3、莖澤蘭種子萌發(fā)特性的研究。 紫莖澤蘭種子萌發(fā)需要適合的環(huán)境條件。光是影響種子萌發(fā)的重要因素，紫莖澤蘭種子萌發(fā)需要一定的光照強度，但強光則會對其發(fā)芽產(chǎn)生抑制作用；其種子對不同土壤類型都有較好的適應(yīng)性，除紅壤土對其種子萌發(fā)有較強的抑制作用以外，其它幾種類型土壤基質(zhì)之間的萌發(fā)率沒有顯著差異；但地面覆蓋可以有效控制紫莖澤蘭種子的萌發(fā)，5mm的覆蓋物就可以顯著降低發(fā)芽率，在枯枝落葉厚度超過20mm時紫莖澤蘭種子幾乎不能萌發(fā)。紫莖澤蘭種子對

4、pH和溫度均有一個很寬的適應(yīng)范圍，pH值在3.5～9.5和溫度梯度在低溫10℃到高溫50℃/20℃之間種子都可以萌發(fā)。 3.非生物因素對紫莖澤蘭幼苗生長動態(tài)影響的研究。 紫莖澤蘭幼苗對光照的適宜范圍較寬，在55﹪全光照環(huán)境中最有利于紫莖澤蘭幼苗的生長，低于15﹪的全光照紫莖澤蘭幼苗的生長受到抑制，當(dāng)光照強度低于9﹪時，其幼苗的生存受到威脅；土壤質(zhì)地越好，養(yǎng)分越高紫莖澤蘭幼苗的生長越好，在肥沃的菜園土中能夠快速生長地上部分

5、的植株，在肥力瘠薄的砂土中則是通過根系的擴張以保障地上部分也可以較好的生長。紫莖澤蘭幼苗對水分最為敏感的是生長初期，在輕度干旱脅迫下，地上和地下生物量的積累顯著下降，重度干旱脅迫下有一半以上的幼苗死亡，且死亡大部分都集中在前10周以內(nèi)，10周之后隨著幼苗的成長抗旱能力也相應(yīng)增強。 4.不同生境群落特征及對紫莖澤蘭幼苗生長動態(tài)的影響。 在四川西南部的攀西地區(qū)選擇撂荒地、路邊、人畜嚴(yán)重干擾的馬尾松林地、植被保持較好的馬尾松林

6、地和灌木林地5個有代表性的生境，從2004年4月紫莖澤蘭種子成熟、散播到2005年3月，對不同生境的植物群落特征及紫莖澤蘭幼苗的出土和生長情況進行定期定點調(diào)查。結(jié)果表明：群落的豐富度、多樣性指數(shù)、均勻度指數(shù)均以撂荒地生境最高，灌木林生境最低；紫莖澤蘭幼苗的發(fā)生量以路邊生境最多(298株/m2)，極顯著地高于其它4種生境，灌木林生境的發(fā)生量最少(24株/m2)。各生境次年3月幼苗的存活率均較低，僅為高峰期的3.8﹪～7.2﹪。生境也影響幼

7、苗的生長速度，光照充足的撂荒地和路邊生境對紫莖澤蘭幼苗的生長最為有利，一年后的植株高度、莖基直徑以及地上、地下部的生物量等指標(biāo)最高；光照相對不足的3個林地生境各項指標(biāo)較低，而根冠比和根重比與此相反。 5.紫莖澤蘭入侵對群落結(jié)構(gòu)及其生物多樣性的影響。 在入侵初期紫莖澤蘭的生長擴散速度較慢，種群多為零星叢狀分布，同期的伴生植物占有絕對優(yōu)勢。當(dāng)紫莖澤蘭的齡級能夠長到5年以上，群落蓋度規(guī)模達到30﹪左右，種群開始快速擴張，從低于

8、35﹪蓋度可以擴散至8個月后的90﹪以上，同期伴生植物蓋度的降幅也十分明顯，群落的多樣性由0.8583下降到0.3178，這個階段紫莖澤蘭是通過群體的快速生長取得絕對競爭優(yōu)勢，得以排擠其它植物，從而獲得迅速擴張的。在單優(yōu)穩(wěn)定區(qū)，各項指標(biāo)在時間格局中只有較小的起伏，紫莖澤蘭的蓋度、密度以及株高等均已達到最大，多樣性及豐富度降到最小，常常占據(jù)荒坡、灘地，侵入管理粗放的苗圃、果園形成危害。 6.不同生境中紫莖澤蘭分布區(qū)節(jié)肢動物群落的組

9、成與結(jié)構(gòu)。 系統(tǒng)調(diào)查了具有代表性的撂荒地、林區(qū)和農(nóng)林交錯帶3個不同紫莖澤蘭分布區(qū)內(nèi)節(jié)肢動物群落的組成與結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明荒地紫莖澤蘭分布區(qū)內(nèi)的節(jié)肢動物物種數(shù)、個體數(shù)均大于農(nóng)林交錯地和林地紫莖澤蘭分布區(qū)，且差異顯著，農(nóng)林交錯地的個體平均數(shù)＞林地紫莖澤蘭區(qū)，但物種數(shù)平均值相近?；牡刈锨o澤蘭區(qū)節(jié)肢動物分布特征是以植食性昆蟲為主，其個體數(shù)量幾乎占到節(jié)肢動物總數(shù)的三分之二，而農(nóng)林交錯帶和林地紫莖澤蘭區(qū)中，天敵和害蟲比例分布相對比較均衡。荒地紫

10、莖澤蘭分布內(nèi)植食性昆蟲雖多，但天敵的物種及個體數(shù)量較少，林區(qū)和農(nóng)林交錯地帶，其生境相對封閉并且受各種干擾較少，植食性昆蟲的物種穩(wěn)定性相比撂荒地要高的多，因此天敵和害蟲數(shù)量相對均衡。 7.入侵植物紫莖澤蘭在不同生態(tài)系統(tǒng)中的時間配置及數(shù)量特征研究。 紫莖澤蘭在撂荒地生態(tài)系統(tǒng)中具有明顯的競爭優(yōu)勢，每平方米的葉面積平均可高達15722cm2，地上部分生物量的積累高峰時可以達到3878g/m2。由相關(guān)性分析可知，其生物量的積累與土

11、壤濕度及光強顯著相關(guān)，可見紫莖澤蘭是通過空間爭光照，地下爭水分獲得單優(yōu)群落的；處于農(nóng)林交錯生態(tài)系統(tǒng)中的紫莖澤蘭由于受到人為干擾相對較大，群落獲取發(fā)展的機會也多，所以其各月生物量積累的變幅最大，一年中地上生物量可由701g/m2增加到2075g/m2，系統(tǒng)中的生物量的變化只與葉面積顯著相關(guān)，說明紫莖澤蘭對光照強度及土壤含水量的要求都不是很高；馬尾松林區(qū)生態(tài)系統(tǒng)中的紫莖澤蘭競爭力處于弱勢，它在三類不同生態(tài)系統(tǒng)中無論葉數(shù)、葉面積以及地上、地下

12、生物量均為最低，并且年度的變幅也不大，其生物量的積累只與光強及葉面積顯著相關(guān)。 8.澤蘭實蠅寄生對不同微生境中紫莖澤蘭有性繁殖的影響。 在四川省德昌縣選擇溝谷地、撂荒地、果園和馬尾松林地4個微生境，研究了澤蘭實蠅寄生對紫莖澤蘭有性繁殖的影響。結(jié)果表明，澤蘭實蠅在不同微生境下，對紫莖澤蘭寄生率的高低依次為溝谷地＞馬尾松林地＞果園＞撂荒地，這一順序反映了澤蘭實蠅的寄生率有隨微生境中土壤含水量升高而增加的趨勢。澤蘭實蠅寄生后，

13、單位面積上的花序數(shù)平均減少22.01﹪，花序內(nèi)的種子數(shù)平均減少10.7﹪，種子千粒重平均降低12.9﹪，除水肥條件最差的撂荒地外，其余3個微生境中寄生和未寄生的差異達顯著或極顯著水平。澤蘭實蠅寄生對紫莖澤蘭種子的長度和寬度影響不顯著，而不同的微生境之間卻表現(xiàn)出顯著差異。寄生后紫莖澤蘭的種子活力下降35.52﹪，萌發(fā)率下降33.27﹪，出苗率下降64.6﹪。以上結(jié)果表明，澤蘭實蠅的寄生對于紫莖澤蘭以有性繁殖的種子進行擴散、蔓延具有一定的控