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生物入侵造成了巨大的经济损失和生态后果,改变了原有的生物地理分布和自然生态系统的结构和功能,对环境产生了很大的影响。它已经成为一个严峻的全球性的环境问题和生态学研究的焦点。入侵种成功的入侵机制复杂多样,对于不同的入侵种决定其成功入侵的因子也不尽相同。全境性研究是将将入侵地和原产地联系起来对入侵植物做比较研究,将有助于了解决定外来种入侵成的生物学特征或生态因子以及这些因子对入侵的贡献。同时物种之间的相互作用在对外来植物成功入侵起着一定的作用。
乌桕(Triadica sebifera)为大戟科(Euphorbiaceae)落叶乔木,原产中国,现为美国东南部主要的入侵种之一,对美国东南沿海地区的生态系统造成了严重的影响,给经济带来了巨大的损失。乌桕有很强的地理变异特征,并与很多生物有种间交互作用,是用来进行多物种、多区域、多交互作用实验的理想物种。
本文在原产地中国南亚热带自然气候条件下,通过2009年一个生长季的析因实验设计,以喷洒杀虫剂(I)、杀叶片真菌剂(F)和杀土壤真菌剂(S)等处理(均以喷洒等量的水为对照),对比研究了乌桕的12个原产地中国居群和12个入侵地美国居群对地上与地下物种之间相互作用的生理生态响应,旨在探讨种间相互作用对原产和入侵居群的生理生态影响,为理解种间相互作用在植物入侵中的作用提供基础,以丰富植物入侵机制的相关理论,并为入侵植物的生物防控提供理论参考。主要研究结果如下:
1.在中国南亚热带(广州)的自然气候条件下,原产地中国乌桕居群的种子萌发率显著大于入侵地美国居群。
2.栽植43天后:入侵地美国居群的茎高显著大于原产地中国居群,栽植86天和165天后,中美居群之间茎高无显著差异;分别于栽植43天、86天和165天后,不同乌桕居群之间的叶片数目没有显著差别;栽植165天后,入侵地美国居群的生物量显著高于原产地中国居群;中美居群之间相对生长速率(RGR)无显著差异;222天后,美国居群的比叶面积(SLA)接近显著高于中国居群。而各种处理对茎高、叶片数、RHR、生物量、RGR、SLA均无显著影响。
3.乌桕的美国入侵居群的净光合速率显著大于中国居群,而各处理对两种居群的净光合速率无显著影响。中美乌桕居群的总的叶绿素含量、叶绿素a、b的含量以及Ca/Cb没有显著差异,而不同处理则对这些参数产生一定的影响。
4.中国原产居群和美国入侵居群的乌桕根、茎、叶的C浓度无显著差异,并且不受各种处理的影响。中国原产居群的根和叶片的N浓度显著大于美国入侵居群;而中美居群之间的茎的N浓度无显著差异。各处理均对根N浓度产生影响,而对叶N浓度均无显著影响;杀叶片真菌剂导致中国居群的茎部N浓度显著高于对照美国居群。
本文研究结果表明,入侵植物乌桕的入侵美国居群相比原产中国居群在生长和生理生态上表现出一定的进化上的优势,而且这种优势在原产地总体而言受到地上地下种间相互作用的影响较小。