收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

环境因子对植物入侵的影响与外来植物风险评估分析

陈蕾伊  
【摘要】:外来植物入侵严重威胁着全球生物多样性,对入侵地的自然生态系统结构和功能造成巨大破坏。对于什么样的群落容易遭受入侵和什么样的物种会成为入侵种是入侵生态学的两大核心科学问题。但是,由于入侵植物、被入侵群落以及研究尺度的差异,现有的相关研究均很难得到始终一致的结论。因此,有必要以特定群落为研究对象,探讨影响这些群落抵抗外来入侵的环境因子,以期通过调控这些因素来提高不同群落的抵抗力,并进一步预测这些群落在未来气候变化的环境中会发生怎样的变化。另一方面,也有必要利用机器学习算法建立数学模型对特定地区的外来植物的入侵风险进行预测分析。 本研究以我国红树林生态系统为例,探讨了环境光资源可利用性对本地红树林生态系统可入侵性与外来红树植物的影响,提出了退化红树林湿地生态系统的快速恢复方法;以北美滨海草原生态系统为例,结合气候变化背景,探讨了温度升高和土壤盐分增加对濒危生态系统可入侵性与外来入侵植物的影响,对未来濒危生态系统的群落组成和入侵种的发展趋势做出预测。此外,利用多种机器学习算法,尝试以外来草本种子植物的生活史特性和原产地特性作为预测因子,建立了我国外来草本种子植物入侵潜力的评估预测模型,筛选出了对外来草本植物入侵力具有重要影响的特性因子,为我国未来入侵植物的防治和管理提供实践指导。主要研究结果如下: 1.对外来红树植物无瓣海桑(Sonneratia apetala)及本地红树植物桐花树(Aegiceras corniculata)的对比研究发现,正常光照下,无瓣海桑的相对生长速率(relative growth rate, RGR)与生物量积累显著高于桐花树。同时,无瓣海桑对桐花树还会产生一定的竞争抑制作用。但是,当光资源可利用性降低70%时,低光显著抑制了外来红树无瓣海桑的相对生长速率与生物量积累;而桐花树在低光照下,各生长指标均不受影响,表现出强低光耐受力。在低光照下,无瓣海桑与桐花树的竞争关系发生改变,无瓣海桑的竞争不再对本地红树植物桐花树产生抑制作用。因此,减少林下光资源可利用性可以降低红树林生态系统的可入侵性,增强其对外来红树植物无瓣海桑入侵的抵抗力,为我国红树林湿地恢复提供新思路。 2.对入侵植物乌桕(Triadica sebiferum)与北美滨海大草原植被的对比研究发现,全球变暖的单独作用对本地草原生态系统与入侵植物乌桕的影响均较小,而飓风带来的盐水灌注的影响较为显著。土壤盐分的增加会显著降低入侵植物乌桕的株高和根冠比,但对乌桕生物量积累的抑制作用只发生在温度和土壤盐分同时上升时;相反,盐水的灌注对本地草原植被优势种小须芒草(Schizachyriumscoparium)的株高、优势度、地上和地下部分生物量均产生明显的抑制作用。因此,相比而言,温度升高和土壤盐分的增加对北美本地草原生态系统的抑制作用大于对入侵植物乌桕的影响。因此,未来全球变暖和飓风频发可能会增加北美濒危草原生态系统的可入侵性,从而促进外来植物乌桕对的入侵。另一方面,土壤盐分的增加还显著改变了北美濒危草原生态系统的群落组成。它提高了其他C3非禾本科植物的优势度,降低了C4禾本科植物小须芒草的优势度,使得大草原的优势种由小须芒草变成了米草属植物(Spartina)和豚草(Ambrosiaartemisiifolia)。这意味着,未来全球变暖和飓风频发可能会导致滨海草原生态系统向滨海沼泽湿地生态系统转换,同时会造成有害植物豚草的泛滥。 3.通过采用分类与回归树(Classification and Regression Tree, CART)、多元自适应回归样条法(Multivariate Adaptive Regression Spline, MARS)、随机森林(Random Forest, RF)和多重累计回归树(Multiple Additive Regression Tree, MART)这4种机器学习算法进行模型构建,筛选出了外来草本种子植物在原产地的分布范围、种子发芽率和种子质量是3个最为重要判断外来草本植物在我国入侵的特性指标。外来草本植物的入侵可能性随着原产地的分布范围的增大而增大;此外,入侵草本植物更倾向于具有较小的种子质量和较高的种子发芽率。这表明,植物的气候耐受性及种子特性对于定量确定外来草本植物的风险具有重要作用。4种机器学习方法构建的模型对外来草本植物的入侵预测均达到较好的拟合(AUC范围是0.79~0.88),预测总准确率达67.51~80.17%。对相比而言,RF和MART算法构建的风险评估模型对我国外来有害草本植物入侵力的预测效果更好,推荐在未来外来草本种子植物引种时进行使用。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 ;美发现抑制外来植物入侵新方法[J];农药市场信息;2002年17期
2 杨剑斌;“智能”植物[J];湖南农业;2004年09期
3 闫宗平;仝川;;外来植物入侵对生态系统生产力的影响研究综述[J];生态科学;2007年03期
4 骆亮军;;植物入侵和入侵机理浅析[J];技术与市场;2008年01期
5 刘敏;;二氧化碳气体和植物[J];科技资讯;2008年16期
6 ;外来植物入侵机理研究取得进展[J];科学通报;2009年04期
7 李叶;林培群;余雪标;郑勇奇;张川红;;外来植物入侵研究[J];广东农业科学;2010年05期
8 张连友;;植物的脚步[J];森林与人类;2011年05期
9 江雨;;植物与人的较量[J];科学之友;2006年04期
10 江南;;植物与人的较量[J];初中生世界;2007年13期
11 徐娜;;植物也会寻亲[J];科学之友(A版);2010年02期
12 任海,张倩媚,彭少麟,申卫军,李志安,李高飞;植物入侵与其它全球变化因子间的相互作用[J];热带地理;2002年03期
13 陈慧丽,李玉娟,李博,陈家宽,吴纪华;外来植物入侵对土壤生物多样性和生态系统过程的影响[J];生物多样性;2005年06期
14 王明玖;杨茂;张力;;草地植物入侵的预防和控制[J];干旱区资源与环境;2007年05期
15 季彦华;刘万学;刘润进;万方浩;李敏;;丛枝菌根真菌在外来植物入侵演替中的作用与机制[J];植物生理学报;2013年10期
16 王兴民;;植物入侵成灾案例[J];大自然;2001年05期
17 陈圣宾,李振基;外来植物入侵的化感作用机制探讨[J];生态科学;2005年01期
18 廖周瑜;彭少麟;;酸雨对外来植物入侵的影响[J];生态环境;2007年02期
19 娄安如;外来植物入侵北京生态家园[J];科技潮;2005年01期
20 倪丽萍,郭水良;论DNA C-值与植物入侵性的关系[J];生态学报;2005年09期
中国重要会议论文全文数据库 前7条
1 张国良;丁建清;付卫东;;外来植物入侵机理及国家治理策略[A];加入WTO与防制有害生物入侵研讨会论文集[C];2002年
2 李静;涂佳才;冯朝阳;陈秀龙;宋付平;覃新导;;植物入侵对生态系统碳循环的影响[A];第三届全国生物入侵大会论文摘要集——“全球变化与生物入侵”[C];2010年
3 孙娟;颜俤;衣兰智;杨国锋;;金佛山自然保护区的外来植物入侵研究[A];2009中国草原发展论坛论文集[C];2009年
4 沈守云;金晓玲;吴敏;;长沙市外来植物入侵调查与分析[A];2007年中国园艺学会观赏园艺专业委员会年会论文集[C];2007年
5 冯玉龙;;氮分配的进化假说——外来植物入侵的新理论[A];中国植物学会七十五周年年会论文摘要汇编(1933-2008)[C];2008年
6 李连芳;;草地自然保护区植物多样性管理对策的探讨[A];生物多样性保护与区域可持续发展——第四届全国生物多样性保护与持续利用研讨会论文集[C];2000年
7 钟荣华;;三峡库区植物入侵现状[A];山地环境与生态文明建设——中国地理学会2013年学术年会·西南片区会议论文集[C];2013年
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 廖成章;外来植物入侵对生态系统碳、氮循环的影响:案例研究与整合分析[D];复旦大学;2007年
2 王光美;城市化影响下北京植物多样性现状与保护对策研究[D];中国科学院研究生院(植物研究所);2006年
3 许振柱;半干旱区典型植物对气候变化与CO_2浓度升高的响应与适应[D];中国科学院研究生院(植物研究所);2003年
4 陈蕾伊;环境因子对植物入侵的影响与外来植物风险评估分析[D];中山大学;2012年
5 刘俊稚;几种典型植物对大气CO_2浓度升高的生理和病理响应研究[D];浙江大学;2010年
6 王琼;华东地区采石场自然恢复特征及人工生态恢复研究[D];北京林业大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 季慧颖;北京四种引进植物光合特性及生态效益研究[D];北京林业大学;2010年
2 何志恒;南水北调中线工程对具入侵特征植物传播及潜在分布区的评估[D];中国科学院研究生院(武汉植物园);2007年
3 徐黎明;不同水分状况下丛枝菌根真菌对植物密度效应的调节及机理[D];浙江大学;2010年
4 李晓明;外来植物入侵扩散机理模型研究[D];中国林业科学研究院;2011年
5 王开利;下渚湖湿地植物景观多样性研究[D];浙江农林大学;2013年
6 田向军;增强UV-B辐射对C_3、C_4植物碳氮资源分配的影响[D];西北大学;2007年
7 谢永;某矿废坑口台地自然植被恢复特征研究[D];甘肃农业大学;2008年
8 高末;外来草本植物入侵定居影响因子的研究[D];杭州师范大学;2011年
9 张佳蕊;北京市汉石桥湿地自然保护区植物和植被初步研究[D];北京林业大学;2007年
10 李晨然;京杭大运河杭州段沿岸植物多样性调查研究[D];北京林业大学;2014年
中国重要报纸全文数据库 前3条
1 ;遏制外来植物入侵有方[N];人民日报;2002年
2 王俊鸣;防治外来物种入侵有新招[N];科技日报;2004年
3 杜宇;植物“黑客”袭来[N];人民日报海外版;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978