入侵植物加拿大一枝黄花的分形生长及种群分化初步研究

摘要

加拿大一枝黄花(Solidago canadensis L.)已成为我国长江三角洲地区危害严重的入侵植物之一。国内外学者对其分布动态、危害和入侵机制等已有较多研究,但对加拿大一枝黄花的生长规律却有所忽视；同时也忽略了在宏观上入侵种群加拿大一枝黄花在不同生境不同分布区的地理变异。本研究结合分形理论,探讨其分形生长规律。同时在野外和同质园两种条件下研究加拿大一枝黄花在不同生境不同地理分布区的种群性状分化差异。为治理加拿大一枝黄花入侵提供一定的理论依据和科学指导。 通过文献检索、杭州湾北岸野外调研和同质园研究等方法,得出主要结果如下： ①在杭州地区调查研究发现加拿大一枝黄花叶片生长表现出了异速分形生长特征,并呈时间上的动态分形,7月份分维数达到1.3390。非乔木植物比乔木植物有更大的分维数,差异显著。 ②7月份株高相对生长速率最快；植株高度与茎基部粗度呈现动态的分维数,随着植物的不断增高分维数由大到小逼近于2/3;但生物量与茎基部粗度的分维数稳定为2.68,95％的置信区间为2.68±1.13,与理论值8/3无显著差异； ③杭州地区种子千粒重Mseed为0.0471±0.0104 g;种子最终末速度VT=0.26±0.07m/s;种子相对释放高度Hrel为105.58±3.58 cm。 ④野外调查三个不同的样地(上海、嘉兴和杭州)发现“湿生”生境的常见伴生植物多为禾本科非入侵植物,如芦苇；而“陆生”生境的常见伴生植物为菊科入侵植物,如小蓬草等；在林下还存在一些阴生植物,如蛇莓等。 ⑤方差分析表明野外调查和同质园移植实验的加拿大一枝黄花在不同水分处理下大多数性状均有显著影响,加拿大一枝黄花在“陆生”生境下长的更大；同时在“陆生”生境和“湿生”生境下加拿大一枝黄花的生长表现出了很强的表型可塑性,且同质园内的可塑性指数更高。 ⑥三个地区的加拿大一枝黄花在株高,叶片生物量,花生物量,地上生物量均有极显著差异,而茎基部粗度,叶茎比,株高比无显著差异。 通过分析比较得到以下主要结论： ①分维数的增大使得叶面积快速增大,为植物获得最大碳吸收提供了结构基础；比乔木植物有更大的分维数,表明了草本入侵植物在叶片分形生长上有较大的生长优势。②加拿大一枝黄花地上生物量与株高表现出的动态分形关系可能是由于株高与茎基部粗度的分形引起的,最大分维数达3.5396,比羊草、毛果苔和厚穗宾草的最大分维数均较大,表明了入侵植物加拿大一枝黄花具有较强的空间占有能力,间接揭示了入侵植物的生长优势。 ③“陆生”生境比“湿生”生境更适合加拿大一枝黄花的生长；三个地区之间的气候虽较相似,但影响植物性状的因素较多,花生物量在三个地区之间均有显著差异,表明三个地区之间植物对繁殖投入是不同的。

目录

文摘

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致谢

1绪论

1.1生物入侵研究简述

1.2加拿大一枝黄花研究进展

1.3植物性状的分形生长及种子散布

1.4种群分化及表型可塑性

1.5提出问题、研究内容与意义及技术路线

2加拿大一枝黄花分形生长及种子初步研究

2.1引言

2.2自然概况与研究方法

2.2.1自然概况

2.2.2研究方法

2.2.3数据处理

2.3结果与分析

2.3.1加拿大一枝黄花叶片分形生长规律

2.3.2不同植物叶片分维数的比较

2.3.3加拿大一枝黄花株茎生长规律

2.3.4加拿大一枝黄花种子散布重要参数

2.4讨论

3加拿大一枝黄花种群分化初步研究

3.1引言

3.2自然概况与研究方法

3.2.1自然概况

3.2.2研究方法

3.2.3数据处理

3.3.结果与分析

3.3.1加拿大一枝黄花群落常见伴生植物

3.3.2不同生境下加拿大一枝黄花的表型可塑性

3.3.3不同地区加拿大一枝黄花的性状分化

3.4讨论

4.主要结论与研究展望

4.1主要结论

4.2研究展望

参考文献