本土与入侵生态型乌桕对加拿大一枝黄花化感作用的响应比较研究

【摘要】：新式武器假说(Novel Weapon Hypothesis)认为,入侵植物通过将体内产生的某些化学物质释放到环境中,抑制其周围本土植物的定殖和生长,从而能帮助其成功入侵,这一过程称之为化感作用(Allelopathy),其所释放的化学物质称之为化感物质(Allelochemicals)。乌桕(Triadica sebifera)作为中国本土木本植物,已成为美国东南部沿海地区的严重入侵物种。虽然其自身化感作用已被证实较弱,但关于本土与入侵生态型乌桕对其它植物化感作用响应差异的研究较少。北美加拿大一枝黄花(Solidago canadensis)作为入侵中国的一种恶性杂草,具有极强的化感作用,能够显著抑制周围植物的生长。本研究选取本土与入侵生态型乌桕作为受试对象,本土与入侵生态型加拿大一枝黄花为化感物质来源,通过开展化感物质组分分析试验、室内培养试验、网室盆栽试验以及土壤理化分析测定,从不同角度研究探讨本土与入侵型乌桕对化感作用的响应差异。本研究主要包括四个方面:(1)本土与入侵生态型加拿大一枝黄花化感物质组分的鉴定与比较;(2)加拿大一枝黄花化感作用对本土与入侵生态型乌桕发芽和生长的影响;(3)化感物质与土壤微生物作用对本土与入侵生态型乌桕发芽及生长的交互效应:(4)加拿大一枝黄花化感作用和乌桕生长作用下土壤养分有效性的变化。本研究主要结果和结论如下:1.本土与入侵生态型加拿大一枝黄花化感物质组分含量存在差异。在本实验选取的本土与入侵生态型加拿大一枝黄花鉴定出的6种相同的物质中,入侵型加拿大一枝黄花有 4 种化感物质(Methyl stearate;13-Octadecenoic acid,methyl ester;Hexadecanoic acid,methyl ester;cubedol)相对含量高于本土型加拿大一枝黄花。结合本研究及其他学者研究结果得出,化感物质含量差异而非组成差异可能是造成本土与入侵生态型加拿大一枝黄花化感作用强弱不同的主要原因。2.入侵型乌桕对加拿大一枝黄花化感作用的响应更加敏感。本研究表明,在入侵型加拿大一枝黄花化感作用下,入侵型乌桕种群种子发芽率及幼苗生长速率均优于本土型乌桕种群。当使用活性炭去除化感物质作用后,入侵型乌桕种子发芽率提高程度、发芽时间缩短程度及幼苗生长速率增加程度均大于本土型乌桕,说明入侵型乌桕种群对化感物质更加敏感,同时对浸提液中其他化学营养物质利用能力更强。3.化感物质与土壤微生物交互作用有利于乌桕的初期定殖。在入侵型加拿大一枝黄花土壤根际微生物存在的条件下,化感作用提高了本土与入侵生态型乌桕种子发芽率,缩短了乌桕种子的发芽时间。入侵型加拿大一枝黄花化感作用可能抑制了某些土壤病原菌的活性,使得乌桕种子发芽率提高,从而帮助了乌桕在初期的成功定殖。4.提高土壤养分有效性有利于乌桕在化感作用下的成功入侵。在入侵型加拿大一枝黄花化感作用下,本土与入侵生态型乌桕生长提高了土壤有机质含量。然而,本土与入侵生态型乌桕对于土壤无机态氮含量的影响存在差异。本土型乌桕提高了土壤无机态氮含量,而入侵型乌桕降低了土壤无机态氮含量,产生这种差异的原因可能是由于入侵型乌桕具有更强的资源获取能力及更快的生长速率。