谢永宏[1]2003年在《外来入侵种凤眼莲（Eichhornia crassipes）的营养生态学研究》文中进行了进一步梳理近年来由于生态环境恶化及地表水体的富营养化，我国南方的湖泊与河流中普遍发生外来种凤眼莲(Eichhornia crassipes(Mart．) Solms)大量繁殖覆盖水面，改变水体环境使乡土种植物死亡，破坏水生生态系统结构，降低生物多样性，最终使使湖泊湿地的价值受到直接影响。凤眼莲产生有害影响与其快速繁殖与扩散的生物学特性紧密相关。据研究表明该植物为C_2植物，但其生长速率比C_4植物还高。仅从光合效率的角度是难以对这一现象进行解释的，而植物的实际光合效率与其它资源(如营养)能否充分供给有着密切关系。因此，本研究拟以植物所需的大量元素N和P为对象，通过系统的室内和野外实验以阐明营养对凤眼莲生长繁殖的影响及其机理，揭示凤眼莲高生长繁殖速率的营养生理生态学机制，探求低营养环境下凤眼莲的适应对策。结果表明： 环境中营养水平对凤眼莲的生长繁殖有明显影响。无论从植物总分株数、各级分株数及各组织的生物量来看，营养水平越高，生长繁殖越快。营养水平影响着植物的生物量分配，高营养条件下，植物分配更多的生物量到叶部，低营养时有更多的生物量被分配到根部。协方差分析表明这种生物量分配变化是一种可塑性反应，在一定程度上提高了植物对外界环境的适应能力；营养水平梯度升高对凤眼莲的生长繁殖有着明显的促进作用，并有利于对营养的吸收利用。值得注意的是，在该条件下，植物地下／地上生物量在实验期间随营养水平的升高而不断下降，表现出明显的可塑性变化。此外，对该条件下的资源(生物量、N、P)分配比的分析表明生物量和N在各组织的相对分配比率不受实验处理影响，但P分配比在不同处理间存在显着性差异，预示着P是本实验中凤眼莲生长的限制性资源。 在同一P营养水平下，凤眼莲的相对生长速率(RGR)和单位根重 (鲜重)的磷吸收速率(以R)明显高于同生活型乡土种植物水鳖 (功价口c儿aris dubia)的，但凤眼莲各组织和总的P浓度却比水鳖的低。进一步的研究表明，在相同的P水平下凤眼莲单位根重(鲜重)的总表面积、活跃表面积和比表面积比水鳖的高，但活跃表面积百分比比水鳖的低。凤眼莲较大的根表面积保证了其高营养吸收速率，而较高的营养吸收速率和较低的植物营养浓度为其快速生长繁殖奠定了营养基础。从生物量分配上而言，凤眼莲分配到根系生物量的相对比率比水鳖的高，水鳖的主要在冠部，表现出两物种在资源利用策略上的不同。加强营养吸收有利于凤眼莲适应水体环境、保证高生长速率。P水平对两物种的P吸收效率(PAE)和P利用效率(PUE)有明显影响，随外界营养水平的升高而降低。与水鳖相比，凤眼莲的PAE和PUE要高些，可见凤眼莲对环境中的营养利用得更为充分并能有效地将吸收的营养转化成物质生产。 营养供给水平对凤眼莲根系形态学特征产生了明显影响。在低营养条件下凤眼莲侧根变得更长、更细，侧根密度变得更大，致使特殊根长 (sRL)和特殊根面积(sRA)明显增大。当P供给水平由4.89/mZ/年下降为0.69/mZ/年时，由侧根组成的植物根系总表面积由91 .5%增加为99.8%，可见低P条件时因侧根形态学变化极大地增加了根系与水体的接触面积。虽然高营养条件时凤眼莲累积的植物总P呈线性上升，但低营养条件时的却不随时间而变化，说明在低营养条件下凤眼莲可通过植物体内的营养再分配部分满足生长需求。在梁子湖，凤眼莲的N、P浓度在各组织中很快达到恒定水平，与东湖的相比，其营养浓度要低得多。在这种低营养环境中，枯萎叶片中的营养浓度在不同时期没有明显差异，与生活叶P浓度差异不是很大，主要原因可能是该条件下凤眼莲廿十片过早凋谢营养来不及充分回收转运造成的。此外，单株重随时间而不断下降。因此，凤眼莲在低营养条件下维持生命的营养机理在于增加根系表面积以增强营养吸收能力和较低的维持营养浓度，而不是增加营养回收效率。 凤眼莲在东湖7、8、9月份生长最快，但最大生物量累积值在11月份，12月份因霜冻而使叶和叶柄生物量明显下降。各个时期的枯萎叶片中的营养浓度没有明显差异，但12月份的明显偏高，说明凤眼莲没有象其它落叶植物一样适应于亚热带气候条件。从不同时期枯萎叶和生活叶营养浓度的比值来看，东湖的差异明显，说明凤眼莲在高营养条件下不仅具有高营养获取速率，而且选择了高营养回收效率来保护营养以免损失。
赵月琴[2]2006年在《外来入侵种凤眼莲在不同营养水平下的生长及对本地水生植物的影响》文中提出近年来由于生态环境恶化及地表水体的富营养化,我国南方的湖泊与河流中普遍发生外来种凤眼莲(Eichhornia crassipes(Mart. )Solms)的危害现象。凤眼莲入侵成功不仅与其强大的适应能力和繁殖能力有关,还与水体的富营养化程度有着密切的关系。凤眼莲在适宜的环境条件下,能够在短期内迅速生长繁殖扩展种群,形成大面积的优势种群,其盖度甚至达到100%。凤眼莲的入侵排挤或抑制了本地水生植物的生长甚至使其灭绝,破坏了水生生态系统结构,降低水生生物多样性,最终使湖泊湿地的价值与生态服务功能大幅度下降。然而,凤眼莲在不同程度富营养化水体中的生长繁殖以及与本地水生植物间相互作用方面并不十分清楚。 本研究通过盆栽实验,研究了不同总氮(TN,Total Nitrogen)、总磷(TP,TotalPhosphorus)浓度模拟的叁类水体对凤眼莲生长繁殖的影响,以及在这叁种营养水平下凤眼莲对两种常见本地种沉水植物黑藻(Hydrilla verticillata)和浮生草本黄花水龙(Ludwigia peplpoides ssp. Stipulacea)的具体影响及竞争机制。研究结果表明: 水体环境中不同营养水平对凤眼莲的生长繁殖有明显影响。无论从分株数、株高和总生物量来看,营养水平越高,生长繁殖越快。凤眼莲具有很强的形态可塑性,低营养状态下,根部明显比高营养时长以便提高对环境的适应能力。凤眼莲生长上的优势导致了竞争上的优势,对黄花水龙和黑藻的生长都具有明显的抑制争效应。迅速繁殖的凤眼莲覆盖大比例的水面,通过排挤作用显着抑制了黄花水龙的生长(p<0.05),Ⅱ水平处理(N:1mg/L,P:0.2mg/L)和Ⅲ水平处理(N:2mg/L,P:0.4mg/L)中,凤眼莲的存在使黄花水龙的生物量分别下降了57%和73%。而沉水植物黑藻则因缺乏光照,正常光合作用受阻,凤眼莲对其抑制效应更加显着(p<0.01),Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ处理中黑藻的生物量分别下降了84.5%、81.3%和77.7%。 富营养化的水体为凤眼莲的成功入侵提供了优越条件,因此解决当前水体的富营养化状况能有效控制凤眼莲危害,同时也有利于本地生物多样性的保护。
游文华[3]2012年在《水生植物外来种在全球变暖背景下的生态适应》文中指出本文通过模拟和受控实验,研究了水生植物乡土种和外来种对升温和营养添加等条件下的生理生态适应。实验结果如下：1.通过温室模拟实验探讨了冬季对入侵种凤眼莲越冬成活率、繁殖和入侵性的影响,升温显着增加了凤眼莲越冬成活率；凤眼莲越冬后将更多的生物量物分配到冠层以支持其快速繁殖和扩散。凤眼莲短缩茎的大小和埋深也影响其越冬成活率和生长。结合水体营养添加探讨了凤眼莲的生物量分配和碳氮平衡的影响。温度和水体营养升高显着促进了凤眼莲的生长和克隆繁殖,并使其分配更多的生物量到地上部分以支持其快速生长和克隆繁殖；叶片和茎的N含量增加,以促进凤眼莲的光合作用和营养物质储藏。而低的C/N比加快了营养物质周转,使凤眼莲可利用的营养增多。2.比较了升温、淹水和基质营养增加对入去侵种喜旱莲子草和乡土种水龙的影响,喜旱莲子草生长、繁殖和和生物量分配能更好的响应资源的波动,形成竞争优势并有利于其入侵性。研究了沉水植物菹草光合生理与碳氮平衡对升温和水体DIC浓度升高的响应。升温和DIC浓度上升对菹草的影响为拮抗效应。春季升温降低菹草叶片光合作用速率与生物量积累,而DIC浓度的上升则显着提高了菹草叶片光合效率。结合无机N添加探讨了水鳖科叁种植物的生理生态响应,水体无机N添加显着增加了轮叶黑藻的生物量；水体中C源的增加有利于外来种埃格草的生长,升温则显着降低了外来种伊乐藻的生物量积累。无机N添加增加了叁种植物体内的N含量和游离氨基酸含量。3.通过对与母株相连或切断的分株施加不同降水量或者降水频率,研究了水分时空异质条件下克隆整合对外来种聚叶狐尾藻的影响。克隆整合显着增强了聚叶狐尾藻的生长和光合能力；其分株能通过克隆整合改变分配到根的生物量来提高获取水资源的效率,缓解分株在缺水条件下光化学最大量子产量的下降,并能帮助分株维持相对稳定的N浓度和C/N比率以帮助其健康生长。研究了开顶气室(OTCs)升温对水陆交错区挺水植物群落的影响。挺水植物对升温的响应具有种的特异性；升温使荆叁棱等大中型植物比例增加,植株个体变大,并降低了群落内物种多样性；升温使小型植物消失速率加快。
任明迅[4]2004年在《入侵植物凤眼莲的遗传变异、克隆多样性与繁育系统进化》文中研究表明本研究大范围调查了中国区域的入侵水生植物凤眼莲的繁育系统,利用随机扩增多态DNA(RAPD)技术对中国和肯尼亚的凤眼莲种群进行了遗传多样性分析,对中国境内的多个种群进行克隆多样性与克隆结构的分析,同时也对凤眼莲不同基因型个体的克隆生长模式与潜能进行了野外实验研究。对中国境内40个凤眼莲种群的多年调查发现,绝大部分凤眼莲种群都只有一种花型(中花柱型M)。但是,在南宁调查采样的3个种群都有两种花型(M型和长花柱型L),重庆调查的3个种群中有一个种群为两型种群(M和L),其它都只有单一的M型花。这些种群里仍然以M花型占绝对优势,所以这些种群的奠基者很可能是M花型,L型花应该是由M型花个体有性繁殖分离而来。当然,L花型个体也有可能是另外引进的。由于花型的缺失,作为促进花型之间异交传粉适应机制的叁型花柱繁育系统已经解体,失去了功能。入侵时的奠基者效应(只有一个花型个体被引进)和旺盛而反复的克隆生长是造成单一花型的主要原因。另外,在重庆、福州和海南等地发现了能显着促进花内自交的半同长花柱(semi-homostyly)花,证明这些地方种群有着一定水平的有性繁殖。可见,凤眼莲的叁型花柱繁育系统在中国由于入侵的奠基者效应而解体,以克隆繁殖为种群的主要更新方式,一些种群出现了一定程度的半同长花柱促进的自交。为分析遗传多样性,我们对中国境内20个地点进行了采样,13个地点都取1个种群。为了分等级分析和获得更详尽的资料,对其中位于分布区的边缘或中心的7个地点分别取了3个种群。总共有34个种群(每个种群取样30个体)进行了遗传多样性的分析。12个RAPD引物共扩增出69条带,其中22条为多态(31.88%)。种群的多态条带百分数(PPB)在4.35% -17.39%之间变动,基因多样性指标(又称平均期望杂合度He)在物种水平上为0.0461±0.0145,种群遗传多样性较低。部分南方种群(福州、重庆、上海和海南等)具有一定的遗传变异。证明南方部分种群有着一定程度的有性繁殖或多次引种,有利于凤眼莲种子萌发、幼苗建成的生境中的种群往往有着相对较高的遗传变异。AMOVA分析发现,大部分遗传变异(83.93%)都存在于种群之内,种群间的遗传分化极小,绝大部分(89.11%)的遗传变异存在于地点之内。这证明,凤眼莲种群在局域和在区域上的遗传分化都很小,不同地点的凤眼莲种群有着较高的遗传相似性。人类的大范围引种和该植物很低的有性繁殖水平以及相同来源被认为是造成种群分化程度低的最可能的主要原因。对采自非洲肯尼亚的凤眼莲种群遗传多样性分析发现,该种群的He=0.0735±0.1590,PPB=18.84%。显示出较中国境内凤眼莲种群较高的遗传变异。肯尼亚种群与中国种群有着一定的遗传分化。通过UPGMA方法作出了各种群的遗传关系树图,发现种群的遗传关系较为复杂。中国境内凤眼莲种群的遗传距离较小,利用TFPGA程序中的Mantel检验发现,凤眼莲种群的遗传距离与种群的地理距离没有相关关系(p=0.3390)。引起这一现象的可能原因是长距离的大范围人为引种,凤眼莲植株通过水系传播以及鸟类对种子的传播等原因也有可能使得种群的遗传关系与地理联系没有对应。遗传多样性(He)也与种群生境类型(静水水体和流水水体)没有显着相关。在所有的中国种群和肯尼亚种群内,都是由同一个RAPD表型(基因型)占据优势。此优势基因型的优势度(优势基因型的个体数占其种群总个体数的百分比)在30%-63%之间。造成这种世界范围的同一基因型优势的主要原因很可能是该基因型有着克隆生长或其它适应方面的优势,另一个可能原因是全球分布的凤眼莲种群都是来自同一来源。
张玲玉[5]2017年在《凤眼莲和喜旱莲子草入侵对水生植物分解的影响及其机制》文中认为水生植物入侵能够通过改变分解环境进而间接影响水生植物分解,但目前对不同生活型水生入侵植物对植物分解的研究较少。我们采用分解袋法,在武汉市东湖通过原位实验研究了漂浮型凤眼莲和扎根型喜旱莲子草入侵对荇菜(浮叶植物)和金鱼藻(沉水植物)的分解速率、养分释放动态和分解者生物群落(无脊椎动物和微生物)的影响,并比较了两种入侵植物对分解的影响。主要结果有:(1)入侵对分解速率的影响。不同生境中,荇菜的分解速率均大于金鱼藻,两种材料分解速率均与其初始C、N、P、总酚、半纤维素、C/N和C/P呈显着正相关,而与纤维素和木质素含量成显着负相关(Pearson相关分析)。两种材料在5 mm分解袋中的分解速率均大于0.5 mm。与无凤眼莲入侵生境相比,有凤眼莲入侵生境中荇菜在5 mm分解袋和金鱼藻在两种分解袋中的分解速率均无显着差异(P>0.05),但荇菜在0.5 mm分解袋中的分解速率显着降低(P<0.05)。实验结束时,凤眼莲入侵生境中荇菜在0.5 mm分解袋中干重剩余率提高了 3.47%。与无喜旱莲子草入侵生境相比,有入侵生境中两种材料在两种分解袋中的分解速率均无显着差异(P>0.05)。不同类型入侵植物对两种材料在两种分解袋中的分解速率具有入侵物种的差异性。(2)入侵对营养释放的影响。凤眼莲入侵显着影响两种材料的P剩余率(P<0.001),而对C和N剩余率均无显着影响。与无凤眼莲入侵生境相比,实验结束时有入侵生境中荇菜在两种分解袋中P剩余率分别降低14.08%和1.46%,金鱼藻在0.5 mm和5 mm分解袋中P剩余率分别提高和降低4.34%和13.88%。喜旱莲子草入侵显着影响两种材料的N剩余率(P<0.001),而对C和P剩余率均无显着影响。实验结束时,与无喜旱莲子草入侵生境相比,有入侵生境中荇菜在0.5 mm和5 mm分解袋中N剩余率分别降低了 22.80%和36.83%,而金鱼藻分别提高了 11.39%和18.55%。与凤眼莲入侵的生境相比,喜旱莲子草入侵生境中两种材料的C和N剩余率显着升高,而P剩余率显着下降(P<0.05)。结果表明两种植物的入侵均影响荇菜和金鱼藻的营养释放,并且这种影响具有入侵物种的差异性。(3)入侵对参与分解的大型无脊椎动物群落的结构与组成的影响。并且这种影响具有时间的差异性。对参与分解的大型无脊椎动物群落的结构和组成的影响。共10种大型无脊椎动物(4个功能群)参与分解。凤眼莲入侵生境中有7种(3个功能群),其中参与荇菜和金鱼藻分解的分别有4种和6种(荇菜中收集者、刮食者和碎食者分别有1、2和3种,金鱼藻中分别有1、2和1种)。喜旱莲子草入侵有9种(4个功能群),其中参与荇菜和金鱼藻分解的分别有8和4种(荇菜中收集者、刮食者、碎食者和捕食者分别有1、2、4和1种,金鱼藻中分别有1、2、1和0种)。无入侵的生境中,参与分解有8种(共3个功能群),其中参与荇菜和金鱼藻分解的分别有7种和5种(荇菜中收集者、刮食者和碎食者分别有1、3和3种,金鱼藻中分别有1、2和2种)。凤眼莲和喜旱莲子草入侵显着降低了参与两种材料分解的动物的多度和丰富度(P<0.01)。凤眼莲入侵生境中,荇菜网袋中动物的多度和丰富度分别降低69.04%和58.63%,金鱼藻网袋中分别降低58.51%和46.15%。喜旱莲子草入侵生境中,荇菜网袋中动物的多度和丰富度分别降低了 85.84%和33.99%,金鱼藻网袋中分别降低了 85.54%和50.00%。凤眼莲和喜旱莲子草的入侵均降低了动物的丰富度,提高了均匀度,但不同类型植物的入侵并未显着影响参与分解的动物的多度和丰富度。分解的不同时间段内,参与两种材料分解的动物的多度和丰富度均发生变化,具有时间的差异性。(4)对参与分解的微生物的呼吸速率、细菌菌落数和真菌菌落数的影响。与没有凤眼莲入侵相比,凤眼莲入侵显着降低了荇菜和金鱼藻中微生物的呼吸速率(P<0.05),但对荇菜和金鱼藻中细菌菌落数和真菌菌落数没有显着性影响(P>0.05)。与无凤眼莲生境中荇菜和金鱼藻中微生物的呼吸速率相比,在有凤眼莲生境中荇菜和金鱼藻中微生物的呼吸速率分别降低了 47.97%和35.56%。与无喜旱莲子草入侵生境相比,有入侵显着降低了两种材料中微生物的呼吸速率以及荇菜中的真菌菌落数(P<0.05),但对两种材料中细菌菌落数以及金鱼藻中的真菌菌落数无显着性影响。与无喜旱莲子草入侵生境相比,有入侵生境中荇菜和金鱼藻中微生物的呼吸速率分别降低33.68%和53.41%,荇菜中真菌菌落数降低48.28%。喜旱莲子草入侵生境中金鱼藻的微生物呼吸速率比凤眼莲入侵生境显着降低49.85%(P<0.05)。Pearson相关分析表明,凤眼莲入侵生境中两种材料的分解速率与微生物的呼吸呈显着正相关,与真菌菌落数呈显着负相关,但与细菌菌落数没有显着相关性。喜旱莲子草入侵生境中两种材料的分解速率与微生物的呼吸和细菌菌落数均显着正相关,但与真菌菌落数没有显着相关性。而造成这种差异的原因可能与微生物在不同的分解过程中所起的作用不同有关。研究结果表明,凤眼莲入侵和喜旱莲子草入侵均会通过影响分解者生物的群落结构和组成进而影响乡土植物的分解,并且这种影响具有入侵物种的差异性和时间的依赖性。我们的研究结果对于进一步理解和认识入侵植物对水生植物分解的影响机制具有重要意义。
范书锋[6]2013年在《富营养化背景下凤眼莲和喜旱莲子草对天敌牧食的响应和生态机制》文中研究表明凤眼莲和喜旱莲子草是我国危害最严重的两种水生入侵植物,近一个世纪以来在我国淡水水域自南向北定植扩散,形成单优群落,破坏当地生态系统并导致大量乡土植物局域灭绝。目前对他们入侵机制的研究主要集中在区系和群落学研究上,对其生理生态学研究较少。本文开展了水体富营养化和天敌牧食的控制实验,研究了凤眼莲和喜旱莲子草的生理生态与入侵机制。五年的定位研究结果如下：(1)外来种和本地种对营养的响应实验：通过比较凤眼莲和鸭舌草的与资源利用和吸收相关的叶片生理性状响应基质营养变化的差异,发现凤眼莲的光合作用、叶氮含量以及比叶面积等叶功能性状都随着基质营养的增加而提高,但是鸭舌草的这些功能性状则不受影响；在低营养基质下,凤眼莲的大部分叶生理性状都显着低于鸭舌草,只有在高营养基质下,凤眼莲的光合作用以及光合氮利用率才高于鸭舌草。(2)不同类型天敌(广食性和专食性)对外来种的牧食实验：通过比较两种本地广食性(天敌短额负蝗和甜菜白带野螟的幼虫)与专食性天敌(莲草直胸跳甲的成虫和幼虫)对水陆两种生活型的喜旱莲子草的生理及形态影响以及喜旱莲子草对两种类型天敌的防御方式,发现两种类型的天敌都可以降低喜旱莲子草的叶生物量、光合作用、叶氮含量、叶非结构性可溶性糖含量,但是由于牧食方式不同,专食性天敌对喜旱莲子草这些性状的影响更剧烈。由于两种类型的天敌都不能伤害到陆生喜旱莲子草的茎,同时茎又在总生物量中占有很大的比重,因此两种类型天敌都没有影响到陆生喜旱莲子草的总种群生物量；而由于专食性天敌能伤害水生喜旱莲子草的茎,所以只有专食性天敌降低了水生喜旱莲子草的总种群生物量。水陆两种生活型喜旱莲子草都可以通过增加叶片中纤维素和木质素的含量抵御广食性天敌,但是对专食性天敌的防御则只增加了叶片中的木质素含量。(3)外来种和本地种对牧食的抗性实验：通过比较喜早莲子草与莲子草在本地广食性天敌短额负蝗不同牧食压力下的抵抗策略和短额负蝗对两种植物的生理以及形态影响,发现虽然喜旱莲子草的结构性防御优于莲子草(叶片中纤维素和木质素含量高),但是在被牧食后,其叶片只能增加木质素抵御短额负蝗,而莲子草不仅增加了叶片中的木质素含量,还增加了叶片中的纤维素含量和总酚含量。由于莲子草有效的诱导防御体系,导致其叶片比较少地被短额负蝗取食,短额负蝗对喜旱莲子草光合作用和叶氮含量的影响也显着高于莲子草。并且在低密度牧食压力下,牧食只降低了莲子草被啃食叶片的光合作用,而喜旱莲子草被啃食叶片和未被啃食叶片的光合作用都显着降低。所以最终短额负蝗对喜旱莲子草种群的镇压明显高于莲子草种群。(4)外来种和本地种对牧食的耐受性实验：研究了喜旱莲子草与莲子草对不同程度的模拟牧食的耐受性的生理与形态机制,发现经过补偿生长后,两种植物的叶生物量在各个落叶梯度下都恢复到了对照水平,两种植物的各部分生物量和总生物量都没有受到落叶处理的影响。说明两种植物对模拟牧食落叶处理都有很强的耐受性，而且落叶处理强度越大,补偿性生长越强。两种植物都不会通过增大光合作用和比叶面积进行补偿生长,但是喜旱莲子草可以通过增加地上与地下生物量比来补偿落叶造成的叶生物量损失,而且莲子草能增加根系系统中贮藏根的生物量。总之,我们的研究认为凤眼莲偏向于营养丰富的环境,而且只有在高营养基质下,才对本地种鸭舌草有竞争优势,才能入侵成功,研究验证并从生理上解释了资源波动假说；实验还首次比较了广食性天敌和专食性天敌对喜旱莲子草的生理影响,认为当喜旱莲子草在入侵地缺乏专食性天敌时,即使遭受到广食性天敌牧食仍旧逃避了一定的牧食压力；但是由于与莲子草相比,喜旱莲子草对本地广食性天敌的诱导防御能力较弱,而且对牧食的耐受性也不强于莲子草,因此本地广食性天敌的牧食会削弱喜旱莲子草对莲子草的竞争优势,结果支持生物抵抗假说,说明本地广食性天敌对喜旱莲子草的入侵有一定的抵制作用。
高雷[7]2005年在《入侵植物凤眼莲克隆生长的营养控制及种群分布时空格局的研究》文中指出外来种的入侵及其所造成的危害已越来越成为人们日益关注的焦点。凤眼莲作为世界十大恶性入侵杂草之一,现已入侵了非洲、亚洲、北美洲、大洋州等4个大洲,至少62个国家和地区都受到了凤眼莲的危害。凤眼莲的入侵已经引起了一系列的生态、经济、社会问题:首先,它改变了当地水体生态系统的物理、化学环境,进而影响了水体生态系统的生物多样性,破坏了食物链、物质循环等生态过程的正常运行;其次,凤眼莲造成当地经济的重大损失,航运、渔业、水利等都受到了危害;再次,凤眼莲的入侵爆发也对当地居民饮水、健康等造成威胁。目前,对于凤眼莲的控制及其治理主要有物理的、化学的、生物的、以及综合治理4方面。利用天敌、病菌、以及化感等的生物控制被许多专家和学者推崇,同时,利用生物控制凤眼莲入侵也日益成为研究的热点。但是,综合目前对于风眼莲的认识和研究,仍然具有片面性,需要从生物特性、种群生态、生态系统等方面深入研究凤眼莲入侵机制。而利用生物控制风眼莲的研究和技术尚不完善,需要进行种间竞争、捕食及遗传变异等方面的探讨和研究。通过温室培养及野外观察取样等方法,对凤眼莲克隆生长与氮、磷营养的关系进行了研究,结果表明:1)温室条件下,氮浓度范围为0.5mg/L—62.5mg/L、磷浓度范围为0.05mg/L—6.25mg/L培养凤眼莲,其分株数、活叶片数与氮、磷浓度呈显着正相关,凤眼莲能在所设定的氮磷浓度范围正常生长;但2)野外水体培养试验中,氮浓度范围为1.68±0.118mg/L—3.65±0.217 mg/L,磷为0.28±0.03 mg/L—0.43±0.08mg/L,凤眼莲在该范围内都能正常生长繁殖,产生的分株数无显着差异;同样,3)在上海不同河流取样调查表明,凤眼莲可在上海大多数水体内繁殖爆发,并且,其克隆生长与河流内有机质、氮、磷浓度无关;4)上海各行政区污水及污染物排放量均与该区凤眼莲的分布量无相关性,只与该区水面积相关。因此,在目前水质普遍富营养化的背景下,通过减少污染来控制凤眼莲是不能达到预期控制效果的,寻找凤眼莲克隆生长的限制因子是十分必要的。不同养分浓度水平下,培养凤眼莲,并按照凤眼莲第一代分株与母株距离远近进行匍匐茎剪切处理,结果表明:1)剪切处理对母株产生的所有子代总分株数、叶片数、生物量等指标与对照均无显着差异,但培养试验中期剪切处理在低营养水平下,可促进凤眼莲增加子代克隆生长;2)剪切母株子株间匍匐茎后,明显导致母株产生的分株数、活叶片数、生物量显着增加,表明子株对分株具有抑制效应,剪切可解除抑制效应的传递;3)第一代子株在剪切处理后与对照比,叶片数、株高、根长等基本没显着差异,但在低营养水平下,剪切早期凤眼莲子株,可导致子株生物量、叶片数减低,表明凤眼莲子株对母株的抑制效应随着子株的生长而不断减小,并且当养分浓度低时,母株和子株间具有一定程度的生理整合性;4)低营养水平时,剪切匍匐茎后,母株根长显着高于对照,表现出消除抑制效应后对养分的可塑性变化。研究结果表明,凤眼莲在匀质水生环境下,子株对母株具有抑制其生长及克隆的效应,并趋向于断裂分株,从而促进分株扩散,占据更多生长空间。通过对上海市各区县2002年凤眼莲种群分布现状及季节规律的研究,结果表明:1)凤眼莲在上海市各区县的分布极其不均,其中,与江、浙两省相接的嘉定、青浦、松江、金山4个区县危害最为严重;2)凤眼莲在不同宽度的河流中分布是不同的,河道较窄的村、镇级河流分布并定居生长有上海各区县80-90%的凤眼莲,而在较宽的航道内,凤眼莲通常能大规模漂移;3)河道内其它水生植物的分布与凤眼莲的定居生长爆发密切相关,这些植物主要为:喜旱莲子草(Alternathera philoceroides)、芦苇(Phragmites communis)、菰(Zizania latifolia)、牛筋草(Eleusine indica)、千金子(Leptochloa chinensis)等;4)凤眼莲在上海地区水体中可通过腋芽越冬,尽管越冬成活率极低,但由于凤眼莲迅速的克隆繁殖,很少存活的腋芽仍能导致次年凤眼莲的大规模爆发和泛滥;5)上海地区打捞凤眼莲的全年总量只相当于凤眼莲爆发季节在水体中的现存量,人为打捞不能有效控制凤眼莲的爆发。加强对中小河流的垃圾清理及岸边修葺可有效减少凤眼莲定居,选择冬春季节打捞风眼莲可起到事半功倍的效果。利用ArcGIS软件对凤眼莲在上海地区的分布量与各行政区污水及污染物排放量的迭加图层表明,凤眼莲的分布与河流污染相关性不大,而与各区水面积具有较好的吻合性。凤眼莲在嘉定、青浦、松江和金山地区中小级河流内的分布较为密集,凤眼莲分布数量远高于其他水体。另外,该系统还输入了上海地区2002年用于打捞控制凤眼莲所投入的资金、人力、船只等信息,利用GIS信息平台对凤眼莲入侵、爆发及其控制等信息的高效管理作了初步尝试。
陈璐[8]2015年在《基于生态位模型的凤眼莲分布区预测分析》文中进行了进一步梳理伴随着全球化进程的推进，国家和地区间的交流愈加频繁，贸易量也在不断攀升。地区间引种现象增多，外来物种入侵后容易形成种群爆发，破坏了当地生态系统稳定性，同时会破坏入侵地的生态系统，特别是生物多样性。日益严重的生物入侵使得各国纷纷立法阻止，一些国际组织也制订了相关文件来防治生物入侵。如今生物入侵成为最严重的环境问题之一，不仅破坏了入侵地生态环境，还造成了巨大的经济损失，涉及到农林牧渔等各个行业，危害到社会经济的发展。凤眼莲又名水葫芦、水浮莲，因其良好的观赏性、巨大的利用价值目前被广泛的运用于水产养殖、家禽饲料、污水净化、药用以及食用方面，同时被多个国家引入。凤眼莲具有繁殖迅速、适应性强等生态特征，引种后由于控制不当形成种群爆发，给多个国家和地区带来巨大损失。凤眼莲在我国的多个省、市、自治区都有生长，在一些地区入侵成功后在河流、水道、池塘、稻田中大量繁殖，迅速覆盖了大面积的湖泊、河流水面，极大地影响了使用这些水体进行水运、商业活动、发电、灌溉、水产养殖和旅游观光等经济活动，给入侵地和周围的生态环境带来严重的危害。由于凤眼莲的生态特性使得当前已有的各种治理入侵植物的方法都难以经济有效地治理凤眼莲，并且不够彻底。鉴于预防其入侵比入侵后控制更为有效，本文研究的目的，就是通过预测其扩散区域提前做好准备工作，阻止凤眼莲的入侵。目前有多种用于预测物种潜在分布的模型，本文先介绍了现有生态位模型，选择基于GARP和ENFA模型来预测凤眼莲在中国范围内的潜在分布。分别利用GARP和ENFA模型对凤眼莲的分布区进行了预测，根据OV（重迭值）将研究区域划分为五个风险等级：严重威胁区（OV≥90%）、潜在威胁区(70%≤OV <90%)、适宜生长区(50%≤OV <70%)、可以生长区(30%≤OV<50%)和不适宜生长区(OV <30%)；然后分别对模型运算结果利用ROC曲线进行评价。评价结果显示，两个模型的精度均符合要求。然后，综合两个模型的预测结果图，经多次预测试验，分别赋予GARP和ENFA模型结果0.6和0.4的权重并进行迭加，得到凤眼莲在我国的潜在分布区，结合研究区概况对结果进行简要分析。在此基础上，首先对凤眼莲在中国的分布状况进行综合分析，根据威胁区（潜在威胁区和严重威胁区之和）所占面积的百分比按行政区划分为5个风险等级：威胁区（威胁区≥98%）、扩散区（90%≤威胁区<98%）、适宜区（30%≤威胁区<90%）、可生长区（0<威胁区<30%）、安全区（威胁区=0）；结果显示，江西、广西、安徽、福建、广东、浙江六个省份威胁区面积均大于98%，属于威胁区，应重点予以关注，引起全社会的重视。然后，对凤眼莲在山东省的地区分布状况进行综合分析，预测结果显示，省内不存在严重威胁区；按综合指标看，省内为适宜区、可生长区和安全区叁种类型。最后针对不同的风险等级提出防治措施。威胁区和扩散区以治理为主要方式，适宜区和可生长区以控制凤眼莲外流和物种爆发为方式，处于安全区的地区以宣传凤眼莲入侵危害为主，增强人民防治意识。对实验结果进行分析后，结合中国目前凤眼莲入侵与治理现状，提出了科学的防治凤眼莲入侵的对策。
李博, 廖成章, 高雷, 骆亦其, 马志军[9]2004年在《入侵植物凤眼莲管理中的若干生态学问题》文中研究指明凤眼莲 (Eichhorniacrassipes)是一种外来恶性杂草 ,它的入侵不仅威胁到土着的生物多样性和生态系统 ,而且还导致巨大的经济损失 .针对上海市黄浦江流域的情况 ,讨论了有关凤眼莲管理中的几个生态问题 .凤眼莲的控制方法主要有人工或机械控制、化学控制、生物控制和转化利用等 ,而化学除草剂控制凤眼莲在黄浦江流域是不行的 ,因为黄浦江是上海市 16 0 0万市民最重要的淡水资源 .人工或机械打捞也有相似的问题 ,因为目前尚无经济、有效处理被打捞风眼莲的方法 .有鉴于此 ,提出了一个综合管理凤眼莲的方案 ,即通过政府转移支付的形式 ,采用机械打捞、生物控制、检疫措施、完善监督、部门协调、水体富营养化控制、流域管理和资源利用等来控制凤眼莲 .
王彤[10]2016年在《生境异质性对水生植物生态学性状的影响》文中研究表明基质和干扰所构建的生境异质性是影响植物表现的重要环境因子。基质作为植物的主要矿质营养来源,影响植物生长。干扰造成环境资源的波动,影响植物表现。性状是植物表现的重要组份,可分为生长性状及表型可塑性。研究表明性状优势是导致入侵植物成功入侵的重要因素。本研究利用水生植物作为模式探索基质及干扰对其性状的影响,分为叁部分实验：“基质异质性及环境干扰因子对水生植物克隆生长的影响”,“近缘水生植物外来入侵种、外来非入侵种及本地种在不同基质及干扰情况下的性状比较”及“同生活型水生植物外来入侵种、外来非入侵种及本地种在不同基质或干扰情况下的性状比较”。通过叁个实验探索“基质异质性及环境干扰因子对水生植物克隆生长的影响”。在“微齿眼子菜在不同异质性基质及光照环境中的觅食行为”的研究中,将微齿眼子菜种植于不同光照环境下由粘土及沙组成的不同异质性基质中,发现微齿眼子菜在异质性基质中表现出独特的“嵌边”行为——觅食点线型排布于沙斑块中,紧邻粘土斑块边缘。95%的根系生物量分布于沙斑块中,其比根长及比根面积与均质性基质中的根系相比有所增加。克隆分株在不同的光照处理下呈现不同的倾角,这导致较多地上生物量投资于高光斑块中,并造成顶叶叶绿素含量在不同处理中的同质化,最大荧光量子产量在遮荫处理下较未遮荫处理有显着提升。微齿眼子菜在异质性环境中的“去克隆化”可塑性响应导致了不同处理下的植物表现维持。在“苦草对不同水深及异质性基质的响应”及“荆叁棱对不同水位及异质性基质的响应”的研究中,将两种植物种植于不同水位下的异质性基质中,发现基质异质性对植物各生长性状(例如克隆分株数、株高、匍匐茎长、间隔子长及厚度以及生物量)的影响不显着,水位更为显着地影响植物的生长性状,且基质异质性与水位对各生长性状的交互效应整体上不显着。但相较于苦草,基质异质性与水位对荆叁棱的生长性状具有更为显着的交互效应。这可能是因为,苦草的匍匐茎仅具有连接分株及运输营养物质的功能,荆叁棱的根状茎还具有吸收与储存营养的功能。通过两个实验进行“近缘水生植物外来入侵种、外来非入侵种及本地种在不同基质及干扰情况下的性状比较”。在“外来入侵种凤眼莲与同科外来非入侵种梭鱼草及本地种鸭舌草在叁类沿岸带土壤中的性状比较”的研究中1,将凤眼莲,梭鱼草及鸭舌草种植于梁子湖叁种不同沿岸带土壤——红壤、黄壤及湖泥中,收获时测量植物的比叶面积、叶绿素含量、叶氮含量、叶碳氮比、叶建成消耗、根叶比、比根长及比根面积,并计算可塑性指数,发现凤眼莲在根性状及其可塑性上相较于非入侵种占优势。推断凤眼莲根性状上的优势是其入侵成功的一大因素。在“入侵种喜旱莲子草与同属本地种莲子草对不同土壤类型及营养添加处理的响应”的研究中,探索了不同营养添加处理下两物种在叁种沿岸带土壤下的性状表现,发现施肥干扰提升了喜旱莲子草的入侵表现,但这一提升与基质状况无关。两物种在大多数生长性状(节间距、生根节数、比叶面积、叶质比、最大荧光量子产量、叶建成消耗以及非结构性碳水化合物含量)上对不同基质及施肥干扰具有相似的响应,但在资源最为丰富的生境中,相较于莲子草,喜旱莲子草在叶绿素含量、叶氮含量以及叶碳氮比这些资源利用相关的性状上占有优势,这可能是决定喜旱莲子草入侵成功的一个因素。通过两个实验进行“同生活型水生植物外来入侵种、外来非入侵种及本地种在不同基质或干扰情况下的性状比较”。在“外来入侵种喜旱莲子草与叁种同生活型克隆植物——同属种莲子草、外来非入侵种粉绿狐尾藻及本地种水龙在异质性基质中的比较”的实验中,研究了四种克隆植物在不同异质性基质中的植物表现,发现相较于莲子草,喜旱莲子草在相对生长速率、匍匐茎长、生物量及根系生物量投资上占优；相较于粉绿狐尾藻与水龙,喜旱莲子草在根系生物量投资上占优。此外,基质异质性的提高并未促进各物种生物量的增加,喜旱莲子草与莲子草生物量维持稳定,而粉绿狐尾藻与水龙的生物量减少。与莲子草相比,喜旱莲子草在根系觅食及营养生长上占优；而与粉绿狐尾藻和水龙相比,喜旱莲子草在根系觅食及可塑性生长上占优。这些优势可能促进喜旱莲子草成功入侵异质性的湿生环境。在“外来入侵种喜旱莲子草与叁种同生活型克隆植物——同属种莲子草、外来非入侵种粉绿狐尾藻及本地种水龙的克隆种群在波动水位下的表现”的研究中,比较了不同水位波动干扰下喜旱莲子草与其同生活型非入侵植物成熟克隆种群的表现。根据克隆分株数、匍匐茎长、匍匐茎直径、比叶面积、生物量分配、根冠比、最大荧光量子产量、叶绿素含量、叶氮含量及非结构性碳水化合物含量等性状值在不同干扰情况下的变化程度,发现喜旱莲子草的成熟克隆种群在抵御水位波动干扰上与莲子草及粉绿狐尾藻相比并不占优,而与水龙相比具有优势。水龙是我国亚热带及热带地区湿地优势种,水位波动干扰可能促进喜旱莲子草成功入侵本地群落。本研究表明,基质及干扰影响资源有效性,从而影响水生植物生长。基质异质性及干扰因子对克隆水生植物生长的协同效应并不显着,干扰因子可能更为显着地影响克隆水生植物的生长。在不同基质及干扰情况下,水生植物入侵种相较于非入侵种的性状优势可能是决定外来水生植物入侵成功的一大因素。
参考文献：
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