外来入侵植物加拿大一枝黄花生态适应特点及其控制策略

摘要

加拿大一枝黄花(SolidagocanadensisL.)原产北美，菊科一枝黄花属植物，20世纪30年代作为观赏植物引种到我国上海、南京等地，20世纪80年代起开始蔓延成为我国东部地区危害严重的杂草。其扩张速度十分惊人，成为一种典型的外来入侵种，已经被列入中国重要外来有害植物名录。加拿大一枝黄花既能进行有性繁殖又能进行无性繁殖，在入侵过程中，加拿大一枝黄花可以通过种子繁殖先形成多个“卫星式”种群，后通过地下茎克隆繁殖填充空隙，最终形成单优势种群排挤本地植物。拿大一枝黄花的危害引起了国内专家学者的极大重视，为控制其危害，在其生理生态适应性、化学他感作用，遗传变异等方面做了大量的研究。本文主要研究了加拿大一枝黄花对环境因子土壤水分、光照强度的适应性特点及其种群分布格局，同时在生物、化学和机械控制方法进行了探索，为预测其潜在入侵地及其防除策略提供一定的科学依据。主要结果如下： 1.采用盆栽法研究了加拿大一枝黄花幼苗生长对土壤水分和光照强度的响应。结果表明：(1)中生、弱光(15％)环境有利于幼苗株高的增加，而在旱生、强光(100％)环境下株高最低；(2)叶片数在湿生条件下达到最大值；光照强度对加拿大一枝黄花叶片数的影响较小，各光照处理之间无显著性差异：(3)土壤水分和光强对叶面积均有较大影响，水生环境下的叶面积最小，在中生条件下达到最大值；中等光强时叶面积最大，强光(100％)和弱光(15％，5％)都不利于叶面积的增加；(4)比叶重在水分处理下无显著差异，但是随着光照强度的增大而增大，加拿大一枝黄花比叶重的变化，是适应光强的变化的途径之一；(5)加拿大一枝黄花幼苗的生物量在中生环境下达到最大值，水生环境下最小；在光照处理中，45％的光照最适合加拿大一枝黄花生物量的积累，而弱光(5％)下生物量几乎没有增加，植株最终死亡。 2.采用连续小样方法调查了加拿大一枝黄花的在不同定居阶段和生境中的盖度，以及以盖度为指标进行了其种群的分布格局研究。结果表明，加拿大一枝黄花种群呈明显的集群分布，随着其在新生境中定居年龄的增长，其种群斑块呈由少→多→少的变化趋势；加拿大一枝黄花种群斑块的这种变化趋势，与其以有性繁殖形成的种子苗为定居者，到定居后形成的无性克隆填充斑块间的间隙有关。 3.在实验控制条件下，观测了日本菟丝子(Cuscutajaponica)寄生后加拿大一枝黄花生理生态特性的相关指标，并对寄主进行了解剖观察，探讨了应用日本菟丝子防除加拿大一枝黄花的可行性。结果表明：(1)日本菟丝子能够寄生于加拿大一枝黄花的茎及叶片，寄生根能够穿过加拿大一枝黄花表皮、皮层直至髓部，从寄主植株吸收水分和养分，使自身生物量得到增加，从而严重影响了加拿大一枝黄花的生长；(2)寄生50～60d后，加拿大一枝黄花植株最大光合速率只有对照的58.81％，而光合补偿点则为对照的153.39％；脯氨酸和丙二醛含量分别为对照的2.88和1.29倍，可溶性蛋白、可溶性总糖含量则分别下降了43.45％、44.47％；(3)在浙江金华地区，自然条件下生长的加拿大一枝黄花一般在九月中旬现蕾，十月中旬进入盛花期，而被寄生的植株直到十月下旬才开始现蕾，花序长度不到正常植株的10％，当菟丝子生物量(干重)超过加拿大一枝黄花植株的13.14％时，植株不能开花结实。从实验结果看，日本菟丝子寄生可以严重影响加拿大一枝黄花的营养生长和开花结实。因此，利用日本菟丝子有望成为控制加拿大一枝黄花危害的一种辅助手段。 4.在加拿大一枝黄花开花期采集花粉，实验室条件下测定了加拿大一枝黄花的花粉活力及草甘膦、乙稀利、2，4-D和百草枯4种除草剂对花粉萌发的影响，结果表明：适合加拿大一枝黄花花粉萌发的培养基为0.5％琼脂+20％蔗糖+10mg.L-1硼酸，萌发率达50％以上；在常温下，加拿大一枝黄花花粉能存活3-4天；在培养基中加入适当浓度的Ca2+对花粉萌发率无明显影响，但是可以促进花粉管的生长；不同农药对花粉萌发及花粉管生长的抑制效果依次为草甘膦＞乙稀利＞2，4-D＞百草枯。 5.为了了解加拿大一枝黄花对不同人为干扰的响应，实验设置了不同的干扰类型，喷施除草剂(草甘膦和2,4-D)、对地下根状茎不同强度的切割、自然失水、沤制处理、对地上部分进行不同强度的切割处理。结果表明：(1)加拿大一枝黄花对内吸性除草剂草甘膦(11250-22500g.ha-1)的敏感性高于2,4-D(450-1050g.ha-1)，表明前者有更好的防治效果；(2)地下茎在不同月份的繁殖能力不同，其中2、3月份地下茎的繁殖能力最强，而11、12月份的繁殖力较低；(3)随着地下根状茎体内水分的减少，其成活率逐渐降低，当失水超过鲜重的50％时，其成活率锐减。因此，在晴天干燥时对加拿大一枝黄花入侵地进行翻耕处理有利于根除地下根状茎；(4)加拿大一枝黄花地下根状茎在积水环境下，能忍受短期的低盐处理，有较广的pH值适应范围。但是，高温且积水环境有利于控制加拿大一枝黄花地下根状茎的生长，30℃下沤制5天根状茎会丧失生命活力；(5)在加拿大一枝黄花营养生长早期，进行不同强度的人为干扰对其后期生长及有性繁殖的影响不大，营养生长中期即五月份左右受到干扰其分枝数及种子产量都大大增加，开花前期受到轻度干扰可强烈刺激其分枝和有性繁殖。

目录

文摘

英文文摘

声明

一、研究现状

(一)形态特征

(二)分类地位

(三)环境适应性

(四)分布及危害

1.对生物多样性的影响

2.对农林生产的影响

3.对自然景观的影响

(五)防治措施

1.机械防治

2.化学防治

3.生物防治

(六)利用

(七)本项目研究意义

二、加拿大一枝黄花幼苗生长对水分和光强的响应

(一)材料与方法

1.试验设置

2.水分处理

3.光照处理

4.测量指标及方法

(二)结果与分析

1.环境因子对加拿大一枝黄花植株株高、叶片数的影响

2.环境因子对加拿大一枝黄花植株叶面积、比叶重的影响

3.环境因子对加拿大一枝黄花植株生物量及其分配的影响

(三)讨论

1.水分

2.光强

3.结论及建议

三、加拿大一枝黄花种群分布格局研究

(一)研究方法

1.调查方法

2.数据统计方法

(二)结果与分析

(三)讨论

四、日本菟丝子寄生对加拿大一枝黄花生理生态特性的影响

(一)材料和方法

1.寄生方法

2.测量方法

3.石蜡切片

4.数据处理

(二)结果与分析

1.日本菟丝子寄生后对加拿大一枝黄花光合-光响应的影响

2.日本菟丝子寄生根生长部位及寄生对寄主生理的影响

3.日本菟丝子寄生对加拿大一枝黄花形态及有性繁殖的影响

(三)讨论

五、几种农药对加拿大一枝黄花花粉活力的影响

(一)材料与方法

1.花部数量性状测定

2.环境因素对加拿大一枝黄花花粉萌发和花粉管生长的影响

(二)结果与分析

1.加拿大一枝黄花的开花习性及其花序数量性状测定

(三)讨论

六、加拿大一枝黄花对几种干扰的响应及其在防治实践中的意义

(一)材料与方法

1.材料

2.喷药处理

3.不同月份地下茎可溶性糖含量及繁殖能力测定

4.失水处理对根状茎繁殖力影响实验

5.沤制处理对根状茎生活力的影响

6.切割处理对加拿大一枝黄花分枝数及有性繁殖的影响

(二)结果与分析

1.两种除草剂作用下加拿大一枝黄花叶片生理指标测定

2.不同月份加拿大一枝黄花根状茎糖含量及其繁殖力

3.失水处理对根状茎生活力的影响

4.不同沤制处理对根状茎成活率的影响

5.切割处理对植株分枝数、种子产量的影响

(三)讨论

七、总结

(一)对生态因子的适应性

(二)分布格局

(三)控制方法

(四)本项研究的不足及展望

参考文献

附录

致谢

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