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紫茎泽兰的种子特性及其入侵对不同生境植物多样性的影响

薛明  
【摘要】:紫茎泽兰Ageratina adenophora是一种世界性入侵的恶性有毒杂草,为菊科泽兰属多年丛生型半灌木草本植物。紫茎泽兰在我国主要分布于西南地区,入侵后易形成优势种群,排挤土著物种,给生态环境以及农、林、牧业带来巨大的损失。本学位论文通过野外调查和室内试验相结合方法,研究了紫茎泽兰入侵后不同生境植物及紫茎泽兰本身的种群特征,比较分析了入侵不同生境后紫茎泽兰种子形态、萌发特性之间的差异,研究工作为揭示紫茎泽兰成功入侵与其时间空间动态变化的相互关系,并为进一步解释紫茎泽兰入侵机制及其可扩散的范围提供了一定的理论依据。研究工作承蒙国家973计划课题“生物入侵对特定生态系统结构与功能的影响”(2009CB119205)的资助,经过两年的研究,取得的主要研究结果如下: 1.测量了生长在各生境(撂荒地、农林交错带、路边、人工林、自然林)的紫茎泽兰种子长度、宽度、重量等特征,并测定了其种子活力。结果表明,生长在农林交错带的紫茎泽兰种子活力、长度、宽度以及重量均显著高于与其它生境,而生长在自然林的紫茎泽兰种子的上述特征值均最低。 2.研究了不同温度(10~35℃共6个处理)、盐分(0~300 mM共6个处理)及水压(-0.2~-0.8 MPa共4个处理)对生长在各生境中的紫茎泽兰种子萌发特性的影响。结果表明紫茎泽兰种子的萌发能力与温度呈负相关关系。在10-15℃温度处理下种子的萌发能力最高,达75.6%~95.2%。温度高于15℃,种子的萌发能力随着温度的升高而逐渐下降。高温35℃处理对种子的萌发明显不利,且与其它处理的差异达到显著水平;紫茎泽兰种子的萌发与盐分浓度呈负相关关系。在盐分低于100mM的处理下紫茎泽兰发芽率可达49.2%-79.6%,在50 mM NaCl处理下,各生境种子萌发能力最强,且显著高于其它几个浓度梯度;各生境紫茎泽兰种子的萌发能力在-0.4 MPa水压条件下最高,但随着水压的增加,种子的萌发能力逐渐减弱;在-0.8 MPa处理下紫茎泽兰种子的萌发能力最低。 3.通过野外系统调查,分析了紫茎泽兰入侵后各生境中植物物种多样性的季节动态变化。结果发现:各生境物种丰富度高峰期主要集中在8-9月,1-4月物种丰富度最低。其中,撂荒地、农林交错带和自然林3个生境中物种数在8月份达到最多,而路边与人工林2个生境中物种数在9月达到最高;各生境物种总体个数的变化趋势基本一致,7-10月间植物的个体数最多,1-5月植物个体数最低。撂荒地生境中植物的个体数最多,其次为农林交错带生境,之后依次为人工林、路边和自然林生境。 4.调查研究了5个生境中紫茎泽兰幼苗密度的动态变化。结果表明:各生境中紫茎泽兰幼苗的出土时间主要集中在6-7月,紫茎泽兰幼苗数在1-3月最低,且显著低于其他月份。 5.室内测定了采自5个生境的土壤养分(碱解氮、有效磷、速效钾)的季节动态变化。结果表明:在紫茎泽兰生长期,土壤碱解氮和有效磷含量升高,土壤速效钾的含量降低。


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