外来入侵种喜早莲子草响应数种生境的表型可塑性和入侵性的研究

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喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides(Mart.)Griseb)是苋科(Amaranthaceae)莲子草属一种多年生草本植物,原产南美,现己成为世界性入侵种,目前在全球范围内仍处于不断扩张之中。在我国,喜旱莲子草是国家环保总局公布的危害最大的16个外来入侵种之一,已造成巨大的生态和经济损失。喜旱莲子草在生境分布方面的一个突出特点是水陆两栖。从南美引入的天敌能够较好的控制喜早莲子草的水生种群,但对陆生种群效果很差。研究喜旱草在不同生境中的可塑性响应,对于制定更有效的管理措施,有针对性防治不同生境中的喜旱莲子草有重要的意义。   表型可塑性(phenotypic plastieity)和遗传分化(genetic differentiation)是生物适应异质生境的两种主要对策。本次研究围绕喜旱莲子草在的数种生境中的表型可塑性对策展开,通过一系列实验(不同环境因子对喜旱莲子草的影响)探讨表型可塑性在喜旱莲子草入侵多个国家和地区与适应不同生境过程中的重要性。本文研究喜旱莲子草对不同梯度水平的底泥磷含量(Sediment phosphorusconcentration,SPC)、植株密度(Plant density,PD)、光照强度(Light intensity,LI)以及水绵竞争(Spirogyra communis)的可塑性响应。通过观察植株在不同生境条件下的生长特性与生理变化,探讨喜旱莲子草入在不同生境处理下的形态结构、资源配置策略和生理生态的可塑性响应。主要结果如下:   低密度×底泥高磷浓度处理条件下,喜旱莲子草的叶重,茎重,总重,叶数,分枝数和茎长等明显高于低、中磷浓度处理;高密度×底泥高磷浓度条件下,叶数,茎长和比茎长的值最大;植株的含磷量随底泥磷浓度的升高显著增加,说明喜旱莲子草响应底泥磷浓度变化时改变了自身的形态与生理生态性状。泥底含磷量对叶重比,叶数,茎长,茎磷含量,叶磷含量和植株总含磷量的影响都达到显著水平(p<0.05);植株密度对茎重,比茎长,叶磷含量和植株总磷含量的影响达到显著水平(p<0.05)。与入侵能力相关的叶重比,叶数,茎长在底泥高磷浓度处理中显著增加,说明底泥的高磷浓度增强了喜旱莲子草的入侵能力。   水绵对喜旱莲子草的各生物量指标影响较少,只对叶重比、比叶面积和茎直径的影响达到显著水平(p<0.05),在有水绵条件下,叶重比和茎直径的值显著低于对照;光照对地上部分有显著影响,对地下部分影响不显著,对叶重比、叶绿素a、叶绿素b、茎直径的影响达到显著水平(p<0.05),喜旱莲子草的叶生物量分配和茎直径在中光照强度条件下最大;密度对叶重比、叶面积比率、茎重比、茎直径、根长、比根长的影响达到显著水平(p<0.05),低密度促进了茎的生长,中密度则最适宜叶的生长,而高密度则使根的指标值明显高于中、低密度。在水绵×光照强度的交互作用下,叶重、叶重比、叶数、叶面积、叶面积比率、叶面积指数、叶绿素a、叶绿素b、茎重、茎重比、茎直径、分枝数、节数、地上重、总重的影响达到显著水平(p<0.05),在水绵×低光照强度条件下喜旱莲子草的生物量指标和形态指标的值明显高于其他条件下的;在水绵×植株密度交互作用下,叶绿素a、叶绿素b、茎直径、节数、根长达到显著水平(p<0.05),在水绵×高植株密度条件下喜旱莲子草的生物量指标和形态指标的值明显高于对照的;在光照强度×植株密度密度交互作用下,叶重、叶重比、叶面积比率、叶绿素b、茎长、茎直径、节数、生根节数、比根长达到显著水平(p<0.05),在低光照强度×中植株密度条件下喜旱莲子草的生物量指标和形态指标的值明显高于其他条件下的。水绵×光照强度×植株密度三因素交互作用下,喜旱莲子草的叶重比、叶数、叶面积、叶面积比率、叶面积指数、叶绿素a、叶绿素b、茎重、茎重比、茎直径、节数、生根节数、地上重、总重达到显著水平(p<0.05),生长在水绵×低光照强度×中植株密度条件下的喜旱莲子草的各个指标明显高于其他条件。上述结果显示水绵的存在抑制了喜旱莲子草的生长,但由于光照和密度的作用弱化了水绵对喜旱莲子草的这一作用,反而由于增加了物种多样性,提高了植物群落的生产力和生态系统的稳定性;同时喜旱莲子草对低光照强度、中植株密度极强的可塑性响应增强了喜旱莲子草的入侵能力。   本次研究了喜旱莲子草在不同生境中的表型可塑性,说明喜旱莲子草主要采用可塑性对策来产生表型变异,适应不同的生境;在喜早莲子草多次入侵到不同的地区和生境的过程中,表型可塑性起到了重要的作用。本次研究结果推进了我们对喜旱莲子草入侵的理解,有助于制定有针对性的防治和措施。
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