外來植物小飛蓬入侵生物學研究.pdf

1、小飛蓬(Conyza canadensis)為菊科越年生或一年生草本植物,原產(chǎn)北美洲,目前在我國廣泛分布,已成為一種常見入侵植物。為了揭示該外來入侵植物種群蔓延的生態(tài)學途徑,進而對該種進行有效的綜合管理提供基礎的科學依據(jù),我們在室內(nèi)以及野外自然條件下,開展了該種的種子生物學、化感作用、根系形態(tài)學、種群和群落生態(tài)學、空間地理分布等方面的工作,主要研究結果如下:
　　 1、為了解小飛蓬種子生物學以及傳播特性,計測了小飛蓬以及同屬雜草

2、野塘蒿的單株種子產(chǎn)量,并通過室內(nèi)萌發(fā)實驗研究了不同溫度、pH、鹽濃度對種子萌發(fā)和幼苗生長的影響。實驗結果顯示:①小飛蓬和野塘蒿種子的單株產(chǎn)量分別可達400,000和1,000,000粒,種子的平均千粒重為0.02 g-0.03 g,種子含水量在32％～45％;②適宜條件下兩者有90％的成熟種子能萌發(fā)。小飛蓬的出苗時間要快于野塘蒿,一般2天后出苗,第2d～8d種子萌發(fā)進入高峰期；③小飛蓬種子萌發(fā)最佳溫度條件為20℃-25℃,并且偏適生于中

3、性環(huán)境,但是也能夠較好地適應于pH4～10的環(huán)境；相對于野塘蒿,鹽離子濃度在不高于0.09 mol·-1條件下,小飛蓬種子有較好的耐鹽性。以上結果表明小飛蓬對于異質(zhì)環(huán)境具有較強的適應能力,這導致了其在中國比野塘蒿具有更廣泛的分布范圍。
　　 2、測定了小飛蓬根、莖、葉水浸提液對四種受體作物白菜、番茄、黃瓜和蘿卜種子萌發(fā)、苗高和根長的影響:采用有機溶液提取法提取小飛蓬地上和地下部分化感物質(zhì)粗提物,并進行了GC-MS分析。結果表明:

4、①小飛蓬不同器官提取液的化感效應強度不一致,葉的提取液化感效應最為明顯；②小飛蓬根、莖、葉水提液對作物的種子萌發(fā)、幼苗伸長、根長表現(xiàn)出明顯的抑制作用,這種抑制作用隨著水提液濃度的提高而增強；③小飛蓬葉的水提液對部分作物的種子萌發(fā)、幼苗伸長表現(xiàn)出低促高抑的“激素”樣作用特點:④小飛蓬地上部分和地下部分粗提物經(jīng)GC-MS分析共鑒定出包括酸、酚、醇、醛、酮、酯、萜等在內(nèi)的44種化合物,其中酸、酚、酮、萜類是主要的成分。
　　 3、應用

5、EPSON V7000根系掃描儀及配套的WinRHIZO根系統(tǒng)分析軟件分析了小飛蓬地下形態(tài)指標。分析結果顯示:①小飛蓬根系在5～7月份快速增長,盛花期達到頂峰,9、10月份基本達到穩(wěn)定；②伴隨著植株高度不斷增加,小飛蓬地下根系各形態(tài)指標均有不同程度的增大；③小飛蓬地上部分形態(tài)指標(葉長、葉寬、葉數(shù)、地上干重和地下干重)和地下部分形態(tài)指標(根系總長度、投影面積、表面積、平均直徑、總體積、根尖數(shù)、分岔數(shù)、交叉數(shù)、節(jié)結數(shù))均明顯受制于種群密度

6、,并且不同直徑等級的根部形態(tài)受到種群密度制約強度是不同的,其中對根系直徑在0～1.0mm大小等級的根系形態(tài)影響最大。
　　 4、野外調(diào)查了長江三角洲及鄰近地區(qū)共498個樣地,共記錄有421種草本植物。計測了它們的生態(tài)重要值、生態(tài)位寬度以及與小飛蓬的生態(tài)位重疊值；應用典范對應分析方法,分析了樣地中植物分布與環(huán)境因子之間的關系。結果表明:①498個樣地中總生態(tài)重要值排在前10位的均為雜草,小飛蓬排在第9位,略小于加拿大一枝黃花、豬殃

7、殃、大巢菜、葎草、野塘蒿、野老鸛草、刺果毛莨和澤漆；②生態(tài)位最寬的10種雜草為豬殃殃、野塘蒿、大巢菜、野老鸛草、刺果毛茛、小飛蓬、加拿大一枝黃花、葎草、波斯婆婆納、澤漆,這些雜草適應環(huán)境能力和生存能力都非常強,是長三角地區(qū)的主要入侵性植物；③與小飛蓬生態(tài)位重疊最大的前20種植物中,有一半是菊科植物,其中最大的為野塘蒿,說明小飛蓬與這些植物對資源的利用或生存分布所需的環(huán)境條件有較大相似性,在相同環(huán)境條件下競爭更為激烈,典范對應分析的結果也

8、印證了這個結論；④生態(tài)重要值與人為干擾強度間相關性分析表明,狗尾草、牛筋草、馬唐、加拿大一枝黃花、鉆形紫菀、蒼耳、小飛蓬、光頭稗、山萵苣、斑地錦等雜草最適合分布于人為干擾環(huán)境,說明這些雜草的入侵性較強。
　　 5、收集了我國74個地理單位282種外來入侵植物的分布和環(huán)境數(shù)據(jù),應用除趨勢對應分析、典范對應分析方法,探討了小飛蓬以及我國境內(nèi)其他入侵植物區(qū)系組成、地理分布格局及其影響因素。發(fā)現(xiàn):①在我國74個地區(qū)中,出現(xiàn)頻率最高的外來

9、入侵種是小飛蓬(0.86)、刺莧(0.65)、一年蓬(0.65)、空心蓮子草(0.57)、土荊芥(0.57)、圓葉牽牛(0.54)、曼陀羅(0.53)、皺果莧(0.51)、裂葉牽牛(0.51)、反枝莧(0.50)等；②根據(jù)外來入侵種的空間分布特點我國可以分成三個區(qū)域:熱帶-南亞熱帶區(qū)域,其中出現(xiàn)頻率最高的前10種入侵植物是馬纓丹、含羞草、勝紅薊、刺莧、小飛蓬、飛揚草、五爪金龍、空心蓮子草、三葉鬼針草和金腰箭；中亞熱帶和北亞熱帶區(qū)域,出現(xiàn)

10、頻率最高的入侵種是一年蓬、小飛蓬、刺莧、土荊芥、北美獨行菜、美洲商陸、牛筋草、紫茉莉、空心蓮子草和三葉鬼針草；溫帶區(qū)域,出現(xiàn)頻率最高的是反枝莧、小飛蓬、圓葉牽牛、一年蓬、野西瓜苗、雜配藜、苦苣菜、野燕麥、曼陀羅和皺果莧?？梢娦★w蓬在三個區(qū)域內(nèi)均有廣泛分布；⑧年降雨量、年均溫度、年極端低溫、無霜期和年均積溫是影響我國外來入侵種空間分布格局的主要氣象因素,年極端高溫和年日照時數(shù)的影響相對較??；人口密度和交通密度對入侵種的地理分布也均有很大的

11、影響；④典范對應分析表明,小飛蓬與皺果莧、一年蓬、圓葉牽牛、婆婆納、曼陀羅、洋金花、野胡蘿卜、美洲商陸、風眼蓮、阿拉伯婆婆納等外來入侵植物在我國有相似的地理分布格局以及相近的分布所需環(huán)境條件。
　　 綜上所述,小飛蓬由于其強大的有性繁殖能力、較廣泛的生境范圍、具有明顯的化學他感潛力、較強的根系可塑性,為其成功入侵提供了重要的生物學基礎,通過生態(tài)重要值、生態(tài)位寬度和重疊值、對人為干擾環(huán)境的適應能力以及大范圍空間分布格局的比較,均說