植物入侵对生物多样性与生态系统生产力关系的影响

【摘要】：近几十年来,外来物种对本地群落的入侵是非常普通的现象。生物入侵改变群落的生物多样性及功能,从而影响到群落的稳定性和生产力。物种多样性、生产力和群落入侵性之间的关系一直备受关注。外来物种入侵到新的生态系统,通过与本地植物竞争各种资源(水分、光以及养分等等),排斥抑制本地植物,不断扩张以至于造成生物多样性的丧失。因此研究入侵植物对物种多样性与生产力之间关系的影响,有着十分重要的意义。本论文主要从二个方面来阐释入侵植物对物种多样性与生产力之间关系的影响：第一在野外半自然状态下多种入侵植物自由扩散时入侵植物对物种多样性与生产力之间关系的影响；第二盆栽实验研究外来入侵植物空心莲子草对生物多样性与生产力的影响。尽管大多数的研究都集中于外来入侵植物对本地植物的影响,但是很少有研究关注群落多样性对入侵植物后代表现的影响。因此,本论文同时关注物种多样性对入侵植物种子重量及其萌发特征的影响。主要研究结果如下：1多种入侵植物对物种多样性和生产力关系的影响2008年在河北省廊坊市中国农业科学院实验基地建立了108个3m×3m的小区,去除样地其它植物后,分别随机种上单一的入侵物种(6种)和本地种(6种),每个物种种植9个小区。实验期间不进行任何人为的影响,经过5年的自由扩散后,即2013年对各小区的物种数及生物量进行调查。我们选取分布小区数超过总小区数50%(54个)的二种入侵植物鬼针草(Bidens pilosaL.)和黄顶菊(Flaveria bidentis)作为研究对象。研究结果表明：入侵干扰下,二种入侵植物小区的物种多样性与生物量都呈负相关。2单种入侵植物对物种多样性和生产力关系的影响利用盆栽实验,在0.5 m×0.8 m的小盆中分别建立本地物种数以及相应的本地物种数和空心莲子草(Alternanthera Philoxeroides)为1、2、4和6种的人工群落。5个月后,对各小区地上生物量以及总生物量进行调查。结果表明本地植物群落生物多样性与地上生物量以及总生物量的关系都呈明显的正相关,而有入侵植物空心莲子草的群落生物多样性与地上生物量以及总生物量的关系都呈明显的负相关。3生物多样性对入侵植物种子重量及其萌发特征的影响同实验1分别调查了各小区鬼针草和黄顶菊植物种子的重量以及这二种植物种子萌发率,萌发速率和初始萌发时间与多样性的关系。结果表明：鬼针草种子重量不受物种多样性的影响；鬼针草种子的萌发率与入侵物种数是呈负相关；而初始萌发时间与物种数、入侵物种数、本地物种数都是呈正相关。黄顶菊种子的量重、萌发率和萌发速率与物种数和本地物种数都是呈负相关；而初始时间与物种数和本地物种数是呈正相关。本论文主要研究了入侵植物对物种多样性和生产力关系的影响,研究结果表明不管是多种入侵植物还是单一入侵植物都导致物种多样性与生产力呈负相关,而入侵植物种子重量及种子萌发各指标受到入侵植物多样性、本地植物多样性以及总的物种多样性的抑制作用。