紫茎泽兰对不同海拔入侵地植物多样性的影响及其种子萌发特性研究

摘要

紫茎泽兰(Ageratina adenophora(Sprengel)R.King&H.Robinson)原产于南美洲的墨西哥和哥斯达黎加一带，20世纪40年代由中缅边境传入我国，现已在我国西南地区广泛分布，并仍以每年大约20 km速度随西南风向东和向北传播蔓延。由于紫茎泽兰适应力较强，可在多种生境下定植扩散，同时消耗土壤有效养分，降低群落生物多样性，对我国农林牧渔业造成严重影响，给社会经济发展带来巨大损失。本学位论文通过野外调查与室内试验相结合的方法，研究了紫茎泽兰在不同海拔生境下的种子特性及其对不同海拔马尾松自然林入侵地植物多样性的影响，同时监测了入侵地紫茎泽兰的年动态变化，旨在弄清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一定的理论依据。本学位论文获得了973计划(2009CB119205)的资助，经过近2年的研究，获得了如下结果：
　　 1环境因素对不同海拔紫茎泽兰种子萌发特性的影响
　　 在室内条件下研究了3种环境因素(温度、水压和盐浓度)对采自不同海拔高度(1400 m、1700 m、1900 m和2100 m)的紫茎泽兰种子萌发特性的影响。结果表明，高海拔地区紫茎泽兰种子形态和重量大于低海拔地区紫茎泽兰种子。采自海拔2100 m的紫茎泽兰种子在各因素下发芽率和发芽指数均最大。紫茎泽兰种子在10至35℃范围内均可萌发，但在15℃条件下萌发率最高。在50 mM NaCl溶液中，紫茎泽兰种子的发芽率和发芽速率达到最高；盐浓度300 mM时只有极少数种子萌发。在-0.8 MPa水压下基本无萌发现象。在NaCl盐溶液和PEG6000溶液中，萌发率随浓度升高而降低。紫茎泽兰种子的萌发对环境因素有较宽的适应范围，表明紫茎泽兰可能会对其他未被入侵的地区造成威胁。
　　 2紫茎泽兰对不同海拔入侵地植物多样性的影响
　　 在四川省德昌县境内选取被紫茎泽兰入侵的不同海拔的马尾松自然林地对其群落多样性进行调查。其中，在海拔2100 m的紫茎泽兰入侵地物种丰富度最高，在海拔1400m的紫茎泽兰入侵地物种丰富度则最低。不同海拔紫茎泽兰入侵地在雨季结束后物种丰富度、多样性指数和均匀度指数均下降，进入雨季后所有指数又有所回升。物种丰富度低的紫茎泽兰入侵地所有指数回升较慢。紫茎泽兰入侵地土壤呈弱酸性，有利于紫茎泽兰种子的萌发。紫茎泽兰的入侵导致各海拔入侵地生物多样性降低，从而逐渐形成单优群落。
　　 3紫茎泽兰在不同海拔入侵地的年动态变化规律
　　 在不同海拔被紫茎泽兰入侵的马尾松自然林地中，低海拔地区紫茎泽兰生物量显著高于高海拔地区，紫茎泽兰在低海拔地区有更强的竞争力。紫茎泽兰植株N、P、K含量在花期内减少，表明植株由营养生长转向生殖生长。不同海拔紫茎泽兰生物量、株高等指标在雨季结束后下降，进入雨季后又有所回升。低海拔地区生物多样性较低，紫茎泽兰生物量回升较快。表明生物多样性的降低会降低当地群落阻止外来种入侵和扩散的能力。