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不同CO_2浓度下瘤突苍耳及本地近缘植物凋落物特性的差异

胡春峰  
【摘要】:外来生物入侵严重破坏入侵生态系统的结构和功能,给社会经济造成巨大的损失。全球变化对外来植物入侵的影响是目前入侵生态学的研究热点,CO2升高是全球变化的主要因素之一。大气CO2浓度升高可以改变植物凋落物的数量和质量,从而影响土壤生物和凋落物分解,影响土壤养分的可利用性,进而影响植物的生长和繁殖。然而,大气CO2浓度升高对入侵植物凋落物特性、化感效应以及分解的影响尚不清楚。因此,本研究以东北严重入侵植物瘤突苍耳(Xanthium strumarium L.)为研究对象,比较其与两种本地近缘植物苍耳(X.sibiricum Patrin ex Widder)和金盏银盘(Bidens biternata(Lour.)Merr.etSherff)在不同CO2浓度下凋落物特性、化感效应和降解速率的差异。结果表明,环境CO2浓度下,入侵植物瘤突苍耳凋落叶氮(N)、纤维素、半纤维素和木质素含量与两种本地植物差异不显著(半纤维素低于金盏银盘),但在CO2含量倍增条件下,瘤突苍耳N、半纤维素和木质素含量显著低于两种本地植物,而纤维素含量显著高于两种本地植物。碳氮比(C:N)在两个CO2浓度下瘤突苍耳都高于两种本地植物。碳含量(C)在两个CO2浓度下瘤突苍耳显著高于苍耳,而与金盏银盘差异不显著。多因素方差分析表明,CO2浓度和种植时间的交互作用对C、N和半纤维素的影响显著,表明在不同CO2浓度下种植时间影响C、N和半纤维素的差异。多因素方差分析表明,根系凋落物纤维素、半纤维素和木质素含量不受物种的影响。然而,环境CO2条件下,瘤突苍耳与两种本地种根系凋落物C和C:N差异都不显著,但在CO2倍增条件下,瘤突苍耳C显著低于两种本地种,C:N显著高于苍耳而与金盏银盘差异不显著。在瘤突苍耳、苍耳、金盏银盘以及萝卜的种子萌发试验中,环境CO2浓度下瘤突苍耳、苍耳、金盏银盘凋落叶浸提液(2.5%和0.8%)对四种种子萌发的抑制作用与倍增CO2浓度下的抑制作用差异不显著。相对于瘤突苍耳、苍耳、金盏银盘,萝卜种子对两个大气CO2浓度下的三种植物浸提液的化感效应最不敏感。但在不同大气CO2浓度下,瘤突苍耳、苍耳和金盏银盘凋落叶浸提液对自身以其它三种种子萌发均有化感作用,且随着浸提液浓度增加,三种凋落叶的化感效应都增强。外来入侵植物瘤突苍耳根系凋落物降解速率与近缘本地植物苍耳和金盏银盘差异都不显著,并且不受CO2浓度的影响和种植时间的影响。瘤突苍耳与苍耳凋落叶降解速度差异不显著,均低于金盏银盘。瘤突苍耳和苍耳凋落物降解速率不受CO2升高的影响,而金盏银盘凋落叶降解速率随CO2浓度升高而降低,说明不同物种凋落叶的降解速率对CO2升高的响应不同。种植瘤突苍耳和金盏银盘的土的降解能力不受CO2浓度变化的影响,而CO2浓度升高提高了种植苍耳土的降解能力,表明CO2浓度升高对土壤的降解能力的改变受种植物种的影响。


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