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外来植物的入侵在全球范围内正以较快的速度发生,对入侵地的生态环境和经济发展造成了重大的影响。复杂多变的自然特征使得许多外来种在我国很容易找到其适宜的栖息地。因此研究生物入侵的合理尺度应建立在群落的层次上,以群落生态学为基本的理论框架,有利于对生物竞争、群落结构和多物种组成以及生态过程理论的进一步认识,对于保障我国的生态环境安全具有十分重要的意义。为了更全面地理解群落结构与外来种入侵的关系,本研究在生物入侵已经发生的背景下,在热带,南亚热带地区,采用野外调查的方法,研究不同类型的群落对入侵的响应,以薇甘菊(Mikania micrantha)、飞机草(Eupatorium odoratum)及金钟藤(Merremia boisiana)这三种热带亚热带入侵植物的自然群落为研究对象,从群落水平研究外来种入侵问题,通过连续刈割、寄生与伴生等野外调控实验,探讨在南亚热带自然气候条件下薇甘菊入侵群落的恢复。主要的研究结论如下:
1.飞机草、金钟藤对不同森林群落的入侵危害
通过在2004年广州龙洞林场调查受金钟藤危害三种不同群落、在2005年11月调查湛江至海南的公路旁野外的三种不同群落,结果表明物种多样性高的群落并不阻止外来种侵入,但是可以阻止侵入外来种带来的危害,外来种和本地种可正常共存于群落中;而受破坏或干扰严重的群落却会引起入侵种的爆发。对于群落结构完善的群落,波动的环境为外来种和本地种带来同样的机会,有利于外来种的正常侵入。从而对Elton“生物入侵与生物多样性相互关系”经典假说的进行了补充与完善。
2.连续刈割对薇甘菊群落影响
在东莞大道旁的废弃荔枝园中,根据2002年6月到2003年6月的全年定期监测数据分析可知,连续高强度的刈割导致薇甘菊群落物种组成和功能均有较大改变,薇甘菊受到一定程度的抑制,群落功能多样性提高;刈割抑制了薇甘菊种群的竞争势,促进了其它外来种和本地种的“入侵”,尤其是其它外来菊科植物;薇甘菊具有极强的恢复力,在首次刈割后,薇甘菊生物量比例明显增加,并且之后的高强度刈割过程中。
3.菟丝子寄生对薇甘菊群落的影响
在东莞大道旁的废弃荔枝园中,根据2002年6月到2003年6月全年的定期监测数据分析可知,菟丝子寄生显著降低薇甘菊的生物量。薇甘菊生物量的降低导致菟丝子对薇甘菊群落的结构和功能产生较大的影响,使群落中各主要组成物种及其生物量增加,薇甘菊群落的功能多样性指数处于较平稳增长的趋势。随着薇甘菊生物量的减少,本地种的生物量不断地提高,而外来种无论是生物量还是物种数变化均不大,一直处于劣势,表明菟丝子寄生有利于薇甘菊群落向原始植被的重建。菟丝子表现出对薇甘菊的选择、偏爱和协同性,当薇甘菊地上部分因寄生致死时菟丝子也随之枯萎,而薇甘菊的枝条复活时残存的菟丝子也随之恢复生长,薇甘菊群落整体上呈现出“盛-枯-盛”的周期性生长态势。这些现象表明,利用菟丝子寄生来控制薇甘菊的危害是极有潜力的生物防治方法。
4.蔓生莠竹伴生对薇甘菊群落的影响
根据2003年6月-12月在东莞市长安镇增田村花灯盏山谷的定期监测数据分析可知,通过比较同一群落下薇甘菊与蔓生莠竹的生物量和相对生物量,两者均表现为相反的规律;定期拔除蔓生莠竹降低了薇甘菊群落的地上生物量,从而使薇甘菊在群落中的相对生物量升高,但薇甘菊本身的生物量并没发生明显的增长。蔓生莠竹为薇甘菊提供了垂直的攀爬空间,引入与否并未对薇甘菊产生影响,因此无法减轻薇甘菊对群落的危害。