紫茎泽兰适应机制及入侵长江中下游可能性测试

【摘要】紫茎泽兰Eupatoriumadenophorum(Speng)原产于南美洲的墨西哥至哥斯达黎加一带,现已成为我国西南危害最严重的外来入侵植物之一。紫茎泽兰可同时进行有性和无性繁殖,对环境的适应性极强,在荒坡、墙头、岩缝和农田均能良好生长,然而对其强大适应性机制尚缺乏统一认识。有报道称在湖北秭归曾经发现紫茎泽兰,Climex模型预测显示长江中下游被紫茎泽兰入侵的风险较高。针对上述问题,本文在武汉建立了同质种植园,比较了从西昌采回的紫茎泽兰新老两种群(2009年2012年种群)的生长状况和抗虫性,观察了紫茎泽兰在武汉的越冬状况,研究了湖北本地植物黄花蒿对紫茎泽兰竞争效应的影响,通过野外调查和同质种植园试验比较了不同海拔的种子发芽特性和生长参数。所得结果如下：1、紫茎泽兰在武汉地区不能进行有性繁殖,但可以通过无性繁殖维持种群数量。紫茎泽兰叶片碳氮比C/N在新老两种群间差异不显著,但2009年种群生长参数(株高、茎粗、比叶面积)均显著大于2012年种群,表明紫茎泽兰发生了明显的表型可塑性,随着引入时间的延长获取资源的能力逐渐增强；两种群比叶面积和叶干物质含量均为负相关关系,这符合多年生植物的一般规律；随着生长时间的延长,紫茎泽兰对广谱性天敌斜纹夜蛾的抗性逐步增强,说明紫茎泽兰对新引入地的植食性天敌产生了适应。上述结果表明紫茎泽兰在长江中下游地区存在一定的入侵风险。2、通过复合Dewit取代试验表明,在紫茎泽兰和黄花蒿混种样地中,紫茎泽兰相对产量(RYg)和相对密度(RDg)均小于1,说明紫茎泽兰与黄花蒿之间的竞争大于紫茎泽兰的种内竞争,黄花蒿的存在抑制了紫茎泽兰种群数量的扩增。随着黄花蒿混种比例的增加,紫茎泽兰的RYg和RDg均逐渐减小,同时紫茎泽兰的茎宽、分枝数、生物量呈逐渐降低趋势,在黄花蒿所占比例较高的情况下,随着种群密度的增加,紫茎泽兰的根冠比出现降低趋势,同时紫茎泽兰的株高出现增加趋势,说明紫茎泽兰不得不调节资源分配模式即地上优先生长的策略来应对黄花蒿的强大竞争压力。以上结果表明在入侵早期用黄花蒿对紫茎泽兰进行替代控制可获得较好效果。3、在四川西昌的野外调查显示,随着海拔的逐渐增加,除每朵小花的种子数在海拔之间不存在差异之外,株高、茎宽、带小花的分枝数、每分枝的小花数和叶面积均随海拔增加逐渐降低,而比叶面积随海拔增加逐渐升高。种子的宽与海拔成正相关关系,而种子重量与海拔成负相关关系；同一海拔采集的种子在不同温度下,其发芽能力和发芽指数均随温度的降低逐渐减少(T≤25℃),25℃是紫茎泽兰种子发芽的最适温度,而在同一温度下,不同海拔采集的种子其发芽能力和发芽指数均随海拔的增加而降低。在同质种植园生长5个月后,分枝数变化规律与野外调查(每小花的分枝数)结果相反,即高海拔种群分枝数多于低海拔种群分枝数,而株高、茎宽、叶面积和比叶面积的变化规律与野外调查结果一致；在同质种植园生长8个月后,茎宽和分枝数与野外调查(茎宽和每小花的分枝数)结果不同,茎宽在不同海拔种群间差异不显著,分枝数以1735m海拔种群最多,而株高与野外调查结果一致。以上结果表明紫茎泽兰不仅通过强烈的表型可塑适应不同的海拔环境,而且在不同海拔种群间产生了一定的遗传分化。
【作者】孙娜娜；
【导师】周兴苗；王永模；
【作者基本信息】华中农业大学，农业昆虫与害虫防治，2014，硕士
【关键词】紫茎泽兰；入侵风险；适应机制；长江中下游；表型可塑；局域适应；

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