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随着对入侵生物的深入研究,外来入侵种与乡土种之间的比较研究近年来逐渐成为研究热点。同属植物在系统发育上应具有一定的亲缘关系,因此外来入侵种与其同属的乡土种的对比研究,可能更有利于解释外来植物成功入侵的机制。而目前同属之间的比较研究相对较少。喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)属苋科莲子草属(Alternanthera),为多年生水陆两栖草本植物。该种原产巴西,1892年在上海附近岛屿出现,19世纪50年代开始作为猪饲料推广栽培,此后逸生导致草灾,现广泛分布于黄河流域以南,尤以长江流域为多,已被列为我国恶性入侵种。莲子草(Alternanthera sessilis)是我国的自然分布种,与喜旱莲子草同属苋科莲子草属植物,据植物志记载,该种为常见杂草,各地均有分布。然而,在野外调查中发现,目前该种在南京地区的分布范围与文献记载有较大出入。本研究以外来入侵植物喜旱莲子草和乡土植物莲子草为材料,通过比较研究它们的生物学、生态学特性及其在除草剂胁迫下生理响应的差异,以便揭示喜旱莲子草在南京地区的可能入侵机制,从而在理论上为喜早莲子草的防除提供科学的依据。主要结论如下:
(1)通过对南京近郊喜旱莲子草和莲子草分布状况的调查,结果发现:外来入侵种喜旱莲子草比乡土种莲子草的生境类型广泛得多,喜旱莲子草从河流、湖泊、灌溉沟渠到农田、草坪、庭院、沙堆,甚至铁路及公路两侧和石头缝隙等地均能生长,而莲子草在南京地区的生境仅局限于水稻田间或田埂附近。
(2)通过样方调查,喜早莲子草群落中共出现110种植物,隶属于42科92属,其中包括蕨类植物1种(海金沙);莲子草群落中有种子植物77种,隶属于28科66属。两者的群落多样性分析结果显示:喜旱莲子草的群落丰富度指数、Shannon-Wiener物种多样性指数、Simpson生态优势度指数和Pielou均匀度指数均明显低于莲子草群落。
(3)种群分布格局的测定结果表明:莲子草种群随生长环境的不同,呈现随机或集群分布;而喜旱莲子草种群的分布格局均为集群分布,并且聚集强度显著高于莲子草的聚集强度。两者种群分布格局的差异主要与其生物学特征尤其是繁殖特性,以及它们所处的群落环境密切相关。
(4)喜旱莲子草地下贮藏根和植株基部节处均能萌发克隆分株。在适度人为干扰条件下,喜旱莲子草容易产生更多的克隆分株。植株残体的无性繁殖能力为:地下贮藏根>基部茎>地上茎,不同长度(3cm、2cm、1cm)的贮藏根残体均可以产生芽体,甚至在1cm的长度时仍可发芽,但是发芽数量随残体长度的变短而逐渐减少。另外通过不同土壤含水量对喜旱莲子草和莲子草繁殖的影响试验表明,喜旱莲子草对土壤含水量的适应范围较广,在土壤含水量为20%-60%的时候均能较好的萌发出幼苗,而莲子草种子只有在60%含水量的土壤中才能较好的萌发,这表明莲子草对环境的水份依赖性相对较强。
(5)除草剂对喜旱莲子草和莲子草生理指标的影响差异显著。随除草剂(使它隆)浓度的升高,莲子草的SOD、CAT及POD活性都出现先升后降的趋势,而喜旱莲子草体内SOD、CAT及POD活性出现了不同的变化趋势,不仅在低浓度时活性上升,在处理的最高浓度(800mg/1)时的活性仍维持在对照水平,甚至高于对照水平。这说明喜旱莲子草对除草剂胁迫具有较强的耐受能力。
(6)喜旱莲子草具有强大竞争优势的生物学特性,以及对逆境的高度适应性决定了其对新生境的成功入侵,因此,应该根据喜旱莲子草的生长特性及其入侵地的特点,结合人工、机械和生物等措施对喜旱莲子草进行综合防治。