華南地區(qū)主要入侵植物的能量利用策略研究.pdf

1、入侵種的擴(kuò)散嚴(yán)重威脅著當(dāng)?shù)厣锒鄻有浴⑸鷳B(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，給社會(huì)經(jīng)濟(jì)帶來巨大的損失。雖然許多學(xué)者已經(jīng)作了大量的研究工作，但到目前為止，尚未有哪種機(jī)制能夠完全解釋入侵種成功的原因。然而，每種植物的生長(zhǎng)都涉及到能量利用過程。外來植物的入侵是甭與其特殊的能量利用過程有關(guān)；同時(shí)，在全球CO<,2>濃度持續(xù)升高的環(huán)境背景下，入侵植物的能量利用過程會(huì)受到怎樣的影響。目前有關(guān)這方面的研究還為數(shù)不多。本研究分別以華南地區(qū)主要入侵植物為研究對(duì)象，從能量

2、利用的角度，探討了植物入侵與能量投資成本的關(guān)系；研究了CO<,2>濃度升高對(duì)入侵種和本地種能量利用過程的影響，揭示了CO<,2>濃度升高對(duì)植物入侵的影響以及具體作用機(jī)制；另外，嘗試以能量利用特性作為判別因子，建立判別模型，定量的預(yù)測(cè)外來種入侵潛力，為入侵種的防治和管理提供理論依據(jù)。主要研究結(jié)果如下： 1.對(duì)薇甘菊(Mikania micrantha H.B.K.)入侵群落的研究發(fā)現(xiàn)，與其伴生植物相比，薇甘菊具有最低的葉片建成成本

3、。葉片單位質(zhì)量建成成本(CC<,mass>)為1.32g glucose g<'-1>，單位面積建成成本(CC<,area>)為28.80 g glucose m<'-2>。同時(shí)，薇甘菊在群落中處于優(yōu)勢(shì)地位，覆蓋率達(dá)到60﹪。結(jié)果說明，薇甘菊在群落中較高的優(yōu)勢(shì)度與其較低的葉片建成成本有關(guān)。對(duì)群落中其他入侵種勝紅薊(Ageratum conyzoides L.)、三裂葉蟛蜞菊(Wedelia trilobata(L.)Hitchc)、馬纓

4、丹(Lantana camara L)和本地種魚藤(Derris trifoliata Lour.)、肖梵滅花(Urenalobata L.)的研究也發(fā)現(xiàn)，入侵種比本地種具有較低的建成成本。這些結(jié)果說明，入侵種能量利用率較高，對(duì)于生物量的建成僅需要較少的能量，具有較低的能量投資成本可能是影響外來種入侵成功的一般性特征。 2.CO<,2>濃度升高，對(duì)入侵種和本地種的光合作用起到了不同程度的促進(jìn)作用。相比較而言，入侵種薇甘菊、三裂

5、葉蟛蜞菊、五爪金龍(Ipomoea cairica(L.)Sweet)和飛機(jī)草(Eupatorium odoratum L.)光合速率平均增加了66.1﹪，而本地種雞矢藤(Paederia scandens(Lour.)Merr.)、蟛蜞菊(Wedelia chinensis(Osbeck.)Merr.)和厚藤(IPomoea pescaprae L.)的光合速率平均增加僅有23.4﹪，顯著低于入侵種。同時(shí)，CO<,2>濃度升高促進(jìn)了入

6、侵植物三裂葉蟛蜞菊、飛機(jī)草和五爪金龍的最大飽和光合速率的顯著提高；而本地種增加不明顯?？梢钥闯觯珻O<,2>濃度升高對(duì)入侵種光合作用的促進(jìn)作用更加明顯，是促進(jìn)入侵種成功的機(jī)制之一。入侵種和本地種在CO<,2>濃度升高條件下不同的光合響應(yīng)，導(dǎo)致了入侵種在生物量積累上明顯高于本地種。入侵種平均生物量顯著增加了92.5﹪，本地種平均生物量的增加不顯著，為32.6﹪?？梢灶A(yù)測(cè)，華南地區(qū)這4種主要的入侵種，會(huì)在今后持續(xù)CO<,2>濃度升高的環(huán)境條

7、件下得到進(jìn)一步的擴(kuò)張。 3.CO<,2>濃度升高，改變了入侵種和本地種的能量同化、能量投資和分配模式、能量利用效率。入侵種薇甘菊、三裂葉蟛蜞菊和五爪金龍總碳同化量(Atotal)均表現(xiàn)出顯著的增加，平均增加71.6﹪，而本地種雞矢藤、蟛蜞菊和厚藤甲均增加了25.5﹪。CO<,2>濃度增加，對(duì)入侵種和本地種能量投資成本的影響較小。但總體上，降低了生物量建成的能量消耗，僅有本地種蟛蜞菊表現(xiàn)出相反的趨勢(shì)。另外，入侵種的CC<,mas

8、s>在兩個(gè)CO<,2>濃度下均小于本地種。CO<,2>濃度升高，增加了入侵植物的能量向莖的分配，能夠促進(jìn)入侵種的縱向生長(zhǎng)，占據(jù)更大的生長(zhǎng)空間。大氣CO<,2>濃度下，入侵種的能量利用率高于本地種。CO<,2>濃度增加，入侵種甲均能量利用率顯著增加了58.3﹪，本地種增加了7.0﹪。進(jìn)一步擴(kuò)大了入侵種的能量利用優(yōu)勢(shì)，從而顯著提高了入侵種的生物量積累，甲均增加達(dá)65.3﹪。CO<,2>濃度升高通過影響入侵植物的能量利用過程，增加了入侵種的競(jìng)