外来入侵种紫茎泽兰竞争策略与扩散动态

	外来入侵种紫茎泽兰竞争策略与扩散动态
其他题名	Competitive Strategy and Spatial Dispersal of Invasive Plant Eupatorium adenophorum
	朱丽
学位类型	博士
导师	马克平 ; 桑卫国 ; 孙建新
	2007
学位授予单位	中国科学院植物研究所
学位专业	生态学
关键词	生物入侵碳素添加化感作用补偿生长扩散速率生态位模型
摘要	紫茎泽兰（Eupatorium adenophorum Spreng.）作为重要的外来入侵种之一，已严重破坏了入侵地生态系统的结构与功能，同时使当地农林业生产蒙受巨大的损失。因此，明确紫茎泽兰的竞争策略与扩散潜力，对制定合理的控制措施具有重要意义。土壤氮素增加常常有助于外来种的入侵，那么降氮能否抵制入侵呢？向土壤中添加碳素，增强微生物对氮素的吸收，从而降低土壤中可被植物吸收的氮素是目前常用的降氮方法。为检验这一假说对入侵种紫茎泽兰的适用性，选取入侵种紫茎泽兰和本地种禾本科雀麦（Bromus japonicus）、菊科鱼眼草（Dichrocephala integrifolia），分别单栽或与紫茎泽兰混栽，向各植物组合中添加碳素（按1650克有机质/平方米计）或氮素（按30克氮素/平方米计），并设立对照进行盆栽实验。在碳素添加条件下，紫茎泽兰地上与地下生物量分别比对照降低了71.9% 和 74.9%，而本地种的生物量却没有受到显著影响。同时，碳素添加导致紫茎泽兰对本地种的竞争强度（RII）明显下降。氮素添加则减弱或逆转了上述碳素的作用。因此，向土壤中添加碳素有助于抵抗氮沉降对外来种入侵的促进作用，特别对抵御那些与氮素有亲和力的入侵种更为有效。在不同氮素条件下，紫茎泽兰对本地种竞争中，资源竞争强度均明显大于化感作用。尽管在紫茎泽兰发育早期化感作用较小，但是，碳素添加使紫茎泽兰可利用氮素减少，激发了化感作用在竞争中占有更大的比例，说明资源竞争与化感是相互结合、共同发挥作用的。去叶作为模拟采食方法之一，至少可以通过两种方式影响植物竞争。一是去叶对目标种生长产生负面影响，二是邻种去叶有利于目标种生长，进而改变种间竞争关系。基于以上假定，对紫茎泽兰与相邻本地种分别单栽、同种合栽和异种混栽，进行去叶处理。结果恰与假定相悖：在整个生长季内，去叶增加目标株生物量的1.0 – 198.9%。对于入侵种而言，当邻居本地种去叶时，紫茎泽兰能完全弥补竞争产生的负面效应，即它与未去叶的单栽紫茎泽兰生长无显著差异；而紫茎泽兰去叶降低了相邻本地种的生长，加剧了原本由于竞争给对本地种带来的负面影响。因此，去叶效应与邻种的存在与否及邻种的类型均有关。在应用生物控制对目标株采食时，特别是在没有造成严重伤害或致死情况下，可以使本来具有竞争优势的入侵种变得更具强势。竞争与去叶之间存在复杂的相互作用，采食带来的间接效应可能比预想的更为复杂。因此，在生物控制措施实施之前，充分地估计生物控制的间接作用至关重要。为检验反应—扩散模型（reaction–diffusion model）能否正确模拟紫茎泽兰小尺度扩散速率，本研究调查了四川攀枝花山区5个不同的生境的紫茎泽兰群落。对各样地内紫茎泽兰定位和年龄确定，基于克里金插值法做出其入侵格局的等年线图，通过等年线之间的垂直距离即可得到紫茎泽兰扩散速率的经验值。同时，计算内禀增长率和扩散系数，根据模型计算得到扩散速率的预测值。结果表明：紫茎泽兰扩散速率经验值明显小于模型预测值。因此，尽管反应—扩散模型已在大尺度扩散预测方面得到广泛的应用和验证，但在小尺度上，由于没有借助于复杂的生活史模型和分层模型，单凭反应—扩散模型不足以得到准确的预测。另外，在没有遭受干扰的生境中，可以发现紫茎泽兰扩散早期存在明显的时滞期。倘若这种时滞效应在入侵扩散中是频繁发生的，那么在判定物种是否具有入侵性时，很可能由于物种处于时滞期而被误认为非入侵种。基于紫茎泽兰入侵至中国60年来所收集到的441已知分布记录和23个环境变量，采用GARP模型对其潜在分布范围做出了预测，并通过Kappa和ROC（receiver–operator characteristic）对预测结果进行检验。结果表明紫茎泽兰目前分布以云贵高原为主体，逐渐向四川盆地东部、山东半岛、东南沿海、台湾沿海以及海南岛等地扩散。冷季降水量、年极端低温和年均最高温对分布影响较大。RDA（Redundancy Analysis）分析结果显示温度和降水是限制紫茎泽兰扩散的重要因素。在过去的20年里，紫茎泽兰已经从温度较高、天气波动较小的亚热带气候逐渐向气候温凉、降水减少的高海拔地区扩散。紫茎泽兰可以适应相对较宽的温度和降水梯度，年均温度在10—22 ˚C，年降水量在800—2000 mm区间均有分布。本研究结果为发展早期预警工作、防止紫茎泽兰在中国进一步入侵提供了科学依据。
页数	96
语种	中文
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.ibcas.ac.cn/handle/2S10CLM1/14318
专题	植被与环境变化国家重点实验室
作者单位	中国科学院植物研究所
第一作者单位	中国科学院植物研究所
推荐引用方式 GB/T 7714	朱丽. 外来入侵种紫茎泽兰竞争策略与扩散动态[D]. 中国科学院植物研究所,2007.

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2007014.pdf（2246KB）	学位论文		开放获取	CC BY-NC-SA	浏览请求全文