林業(yè)有害植物飛機草入侵的生態(tài)機理研究.pdf

1、飛機草(EupatoriumodoratumLinn.)為菊科(Compositae)澤蘭屬(Eupatorium)多年生叢生性草本或亞灌木，是我國重要的林業(yè)有害植物，對本地植物、經(jīng)濟林木及生物資源危害日趨嚴重。本文以飛機草為研究對象，對其入侵的生態(tài)機理進行了較為系統(tǒng)的研究。結果如下： 1.飛機草的同化器官葉片光合能力在2.08～18.27μmol.m-2s-1之間，不同葉片著生年齡、不同生境、不同年份和季節(jié)都能夠顯著影響其光合

2、速率，說明葉片光合具有很強的可塑性，這種可塑性可能有利于其定居不同的生境。與分布在同一區(qū)域的對照種比較，飛機草葉片能在33～39℃溫度范圍內保持較高的最大凈光合速率，而對照種葉片溫度超過33℃時，光合速率隨溫度上升直線下降。飛機草在高溫下能維持較高的凈光合速率的能力，使飛機草在高溫環(huán)境中仍能制造有機物，進行正常的生長發(fā)育，擴大種群規(guī)模，不斷占據(jù)其他植物的生態(tài)位，從而形成單優(yōu)群落。這種高溫適應也是飛機草能在亞熱帶、熱帶范圍內大量分布的一個

3、重要原因。 2.飛機草不同的非同化器官都具有一定的光合能力，根據(jù)葉綠素熒光測定結果顯示，莖、花(蕾)、果和表層綠色根系的光合能力(電子傳導速率)分別可以達到葉片的53％、55(59)％、63％和31％。表明非同化器官在生殖期間對同化器官葉片的光合起到了一定的補充作用。生殖季節(jié)葉片光合能力較低，這種包括生殖器官自身在內的光合能力是對葉片光合能力的重要補充，有利于其形成更多種子，從而進行快速繁殖，為其種群擴散提供種源保障。

4、3.根系呼吸速率及莖桿的毛光合速率與直徑關系相似，即直徑越小，毛光合速率越高，根毛等細根的呼吸速率可達150μmol.g-1DWs-1以上，而主根的呼吸僅僅20μmol.g-1DWs-1左右。這種強呼吸代謝能力可能直接影響根際土壤呼吸，研究發(fā)現(xiàn)隨著與飛機草植株距離的不斷加大，土壤呼吸呈下降趨勢，但當距離超過50cm以上時，其它雜草的影響可能超過飛機草的影響而使土壤呼吸速率逐漸開始回升。 4.飛機草生活史進程中不同階段(種子、芽、

5、苗和成株)不同可溶性糖、激素、單寧、黃酮的含量都發(fā)生了明顯的變化，其中蔗糖變化范圍0.23％～3.92％，葡萄糖為0.14％～1.67％，果糖為0.02％～1.01％，赤霉素為58.4～246.3pg.g-1Dw，單寧為0.10％～1.62％，黃酮為0.44％～2.60％。表明這些指標在飛機草生長發(fā)育中，對代謝過程進行了協(xié)同調節(jié)與控制，有利于飛機草的快速生長、快速繁殖，并對不良環(huán)境具有較強的抵御能力。而且莖(5.5)和葉片(5.6)pH

6、值明顯低于其他器官(6.9～8.4)，符合酸性條件能夠促進快速生長的理論。 5.隨著飛機草所處生境的變化，合成的物質(B、A、P物質)也隨之發(fā)生改變，使飛機草向不同生活史型發(fā)展。如飛機草處于E生境下，合成的B物質，如可溶性糖等代謝產(chǎn)物，主要用于植物細胞增殖和體積擴大，加速其營養(yǎng)生長，故形成以營養(yǎng)生長為主的V生活史型。如飛機草處于F生境，合成的拮抗物質(Antagonisticstresssubstance)——A物質，如生物堿、

7、單寧等次級代謝產(chǎn)物，主要用于保護自身抵抗干旱、高溫等不良環(huán)境，故形成以無性生殖為主的C生活史型。如飛機草處于D生境，合成的促繁物質(propagation-Promotingsubstance)——P物質，如黃酮、GA等，主要用于植物細胞減數(shù)分裂以產(chǎn)生大量種子，故形成以有性生殖為主的S生活史型。 6.飛機草花粉和柱頭的特殊結構，如花粉具刺狀紋飾和花柱密集皺褶，使得飛機草傳粉授精成功的機率大增，因而產(chǎn)生大量果實。而且飛機草種子成熟

8、季節(jié)恰值干燥多風的旱季，短暫的成熟期、較輕的果實(千粒重為0.164g)、帶有冠毛這些適合風傳播的特征，都促進了飛機草的快速傳播蔓延。由于飛機草種子輕且具冠毛，其近距離傳播主要靠風力和水流，飛機草種子的傳播距離隨著風速的增大而增大，2～3級風下可傳播16～22m，當達到4級風時，傳播距離可達到25m。飛機草種子可沿輸水灌溉渠、排水溝及湖面等傳播，調查結果表明，種子密度可達2～8個/100cm2。中距離傳播主要靠人畜及農用車系統(tǒng)的攜帶，而

9、遠距離的傳播主要依賴于公路網(wǎng)系統(tǒng)的大型機動車系統(tǒng)，發(fā)達的道路網(wǎng)及大型交通工具是遠距離傳播的主要途徑。大規(guī)模的土壤一次性破壞，又為飛機草種子快速與土壤表面結合奠定了基礎。 7.在不同道路條件下，飛機草選擇不同的生活史型。高速公路旁土壤裸露度較低，僅為3％，飛機草種子很難與土壤接觸，從而導致種子密度及幼苗密度也較低，僅為6個/100cm2和1.5株/m2，但飛機草個體高大，達到3～5m，飛機草生活史型屬于V型。省、縣級公路旁飛機草數(shù)

10、量較少且個體生長不良，僅為3.67株/m2，但土壤裸露度逐漸增加，從50％增加到90％，種子密度及幼苗密度也逐漸增大，范圍分別為27.5～61.25個/100cm2和5.5～37.67株m2，生活史型屬于S型與C型之間的過渡類型，即SC型。鄉(xiāng)級公路旁土壤經(jīng)常被牲畜踐踏，土壤孔隙結構產(chǎn)生一定的破壞，造成土壤緊實度較高，由于土壤裸露度較大，在14.66％～86.66％之間，鄉(xiāng)級公路飛機草個體數(shù)量較大(11.67～35株/m2)，種子密度也較

11、高(28.33～30個/100cm2)，因此，飛機草在鄉(xiāng)級公路旁呈線狀單優(yōu)分布，生活史型屬于S型，又由于土壤緊實度較高，有向C型過渡趨勢。村路旁土壤裸露度均較大，在50％～60％之間，最大可達90％，且土壤較疏松，表層土壤緊實度較低。因此，村路旁飛機草個體數(shù)量較大(11.67～37.67株/m2)，種子密度也較高(28.33～61.25個/100cm2)，飛機草在村路呈集中帶狀或團狀分布，形成單優(yōu)群落，生活史型屬于S型。 8.生

12、境類型不同，飛機草完成生活史的對策也不同，這是飛機草形成不同生活史型的前提條件。采用生境劃分法和形態(tài)性狀主成分分析法對飛機草生活史型劃分的結果表明：土丘生境有利于飛機草的生長發(fā)育，飛機草選擇了以營養(yǎng)生長為主的V生活史型，最大程度地擴展地上空間占據(jù)環(huán)境。路邊生境、林下生境有類似土丘生境的發(fā)育特點，為VS型，有向S型過渡的趨勢。而撂荒地生境最不利于飛機草生長的環(huán)境，在這樣的環(huán)境下，飛機草以犧牲營養(yǎng)體為代價，盡可能地產(chǎn)生最多的種子以子以延續(xù)下