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模拟增温和氮沉降对入侵植物加拿大一枝黄花生长和形态的影响

褚延梅  
【摘要】:全球变化已经逐渐成为生态学领域研究的热点问题之一,气候变暖和氮沉降作为全球变化的重要组成部分正直接影响着人类赖以生存的生态环境,这引起了越来越多的关注和研究。温度和氮素是植物生长过程中的重要限制因子,与入侵植物的可塑性密切相关。开展模拟增温与氮沉降对入侵植物生长和形态及入侵能力影响的研究,特别是对它们的交互作用进行综合分析,明确入侵植物对气候变暖和氮沉降增加的不同适应机制显得尤为重要。在特定生态系统中,探讨全球增温和氮沉降对外来入侵植物生长和形态的影响及其外来植物入侵中的作用,可以完善和发展入侵生态学机理中的气候变化干扰假说理论,为对全球气候变暖和氮沉降增加背景下入侵植物的生长状况和入侵能力分析提供科学可靠数据。本文以中国本地的加拿大一枝黄花(SCN)和北美的加拿大一枝黄花(SNA)为研究对象,通过模拟增温(增温)、模拟氮沉降(加氮)以及模拟增温和氮沉降(增温×加氮)三个实验来探讨增温和N沉降对两种加拿大一枝黄花的影响。研究结果表明: 不论是增温、加氮还是增温×加氮的环境中中国加拿大一枝黄花(SCN)的生长都优于北美加拿大一枝黄花(SNA),表现在外来植物的入侵地种群(SCN)的生长性状如株高、叶片数、分蘖数、叶片质量等参数显著高于原产地种群(SNA),这说明入侵地的种群(SCN)在入侵地表现出更强的生长能力,这可能是由于入侵地(中国浙江)的环境比原产地(美国蒙大拿)更为优越,从而导致外来植物在原产地和入侵地间发生了适应性的分化。 在增温的条件下,各个时期的中国种源加拿大一枝黄花(SCN)的株高均有所增高(差异不显著),其叶片数与分蘖数也均有所增加,并且在11月叶片的增加达显著水平。北美种源加拿大一枝黄花(SNA)的株高随着温度的升高略有减小,叶片数和分蘖数随温度的升高有所增加。并且增温使SNA的叶片干重和比叶重显著增加,增温使SCN的叶面积、干重以及比叶重有所下降(差异不显著)。总之,温度升高在一定程度上影响着两种加拿大一枝黄花的生长和发育,加拿大一枝黄花对大气增温有较积极的响应。 在加氮的条件下,北美加拿大一枝黄花(SNA)的株高随着氮素的增加略有增高(差异不显著),叶片数和分蘖数在加氮处理下显著增加。加氮处理下,各个时期的中国加拿大一枝黄花(SCN)的叶片数与分蘖数均显著增加,株高也有所增高(差异不显著)。可见,该水平下的氮添加对两种加拿大一枝黄花的生长存在显著促进作用,而氮素丰富的异质生境适宜于加拿大一枝黄花的生长和扩散。 增温、氮沉降综合作用下,两种加拿大一枝黄花表现出较强的可塑性响应。加拿大一枝黄花在加氮处理下的叶片数和分蘖数显著高于增温×加氮处理下的叶片数,但是增温处理下的叶片数和分蘖数却低于增温×加氮处理下叶片数和分蘖数。增温处理下其叶片鲜重、叶片干重和叶面积低于增温×加氮处理下的叶片鲜重、叶片干重和叶面积;加氮处理下的叶面积、叶片鲜重和叶片干重低于增温×加氮处理下的叶片鲜重、叶面积和叶片干重。这说明增温处理和加氮处理对加拿大一枝黄花不同形状呈现出不同的互补和拮抗作用,从而影响其形态特征。


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