本项目以引种的外来红树植物拉关木为主要研究对象,研究拉关木在我国引进后的繁育特征、生理生态适应能力和机制、光照强度适应性、对生态系统其他生物生态位的影响、对我国本土红树植物是否存在化感作用等,从以上几个方面的研究来评估其可能潜在的生态风险;分析不同龄林拉关木人工林凋落物及土壤呼吸季节动态、土壤总有机碳含量等方面研究其碳储能力,从而探讨其主要的生态效益;并从叶片形态结构及其超微结构研究其速生快长机制。研究内容获得以下主要成果。(1)拉关木的繁育特征研究表明,拉关木种子没有休眠期,不耐储存。新鲜成熟的拉关木种子在野外自身林内发芽试验为7 d时,发芽率达99.3%以上。室内不同储藏方式(25 ℃室温储藏、25 ℃室温椰糠储藏、8 ℃冰箱储藏)储藏14 d后,其种子萌发率分别为6.4%、19.9%和17.4%;而3种不同方式储藏21 d后,25 ℃室温储藏的种子萌发率为0,25 ℃室温椰糠储藏和8 ℃冰箱储藏的种子萌发率仅为3.1%和7.4%。外来引进植物的繁育系统是该种群是否具有入侵扩张的基础,且对种群的散布机制有着重要的作用。本研究调查表明,中国东南沿海19个拉关木种群的繁育系统均属于雄全异株类型,其种群雄性植株的比例为30.0%-88.9%;表明中国东南沿海拉关木种群的可繁育后代植株比例为11.1%-70.0%。本研究发现,福建九龙江河口引进种拉关木种群的雄花和两性花的花粉均具有活性,雄花子房败育,两性花的子房发育正常,表明福建九龙江河口的拉关木种群的繁育系统类型为功能性雄全异株。拉关木种群雄性植株的比例与其所处的年均盐度(r2=0.747,p=0.001)相关性大。该结果为了解拉关木引进我国后其种群繁育后代能力和风险评估的研究提供科学依据。(2)拉关木苗在乡土红树植物林缘及林内生长试验表明,光照和气温是其生长的两个主要限制因子。秋茄林内1年生拉关木苗的月均苗高增量、月均叶片数增量均显著低于林缘(p<0.05);林内的拉关木苗种植9个月后,其存活率为0,林缘的拉关木苗存活率为19.0%,种植1年后,林缘的1年生拉关木苗的存活率仅为6.0%。表明,由于受光照强度和气温这两个环境因子的限制,拉关木苗在自然条件下极难在郁闭度高的天然乡土红树植物秋茄林内自然更新生长。(3)拉关木对乡土红树植物的化感作用表明,拉关木各器官水浸液对木榄幼苗生长的影响大体表现为“低促高抑”的现象。拉关木各器官水浸液浓度为0.5 g·mL-1时,抑制作用最强。木榄幼苗叶片的丙二醛含量、游离脯氨酸含量和相对电导率大小均随各器官水浸液浓度的升高呈先降后升的变化趋势。但在自然条件下,由于海洋潮汐流动的作用和巨大的海水水体稀释,拉关木释出液的浓度累积难以达到实验室里水浸液处理的高浓度。本研究还经气相色谱—质谱(GC-MS)将可能的化感物质的总体混和物进行了细化,有机化合物主要包括酯类、醇类、酚类等。(4)拉关木的群落结构及种苗扩散研究中,对我国引进拉关木不同纬度的典型地域进行现场样方调查,以现实的情况分析讨论有否入侵的问题。结果发现,拉关木幼苗具有一定的天然扩散能力,但扩散是生物的本性,扩散不等于入侵,多地的实际调查分析表明,拉关木不会进入原生林密闭的本地红树植物林内,破坏或改变原生态系统,拉关木在人工种植的位置占据自己的生态位,与本地植物较和谐生长,发挥着较好的生态效益,表明拉关木是优良的沿海防护林和景观林的造林树种,但人工引种造林时应合理规划,优化布局,加强管理。本研究对我国引进拉关木的不同纬度的典型地域进行现场样方调查,调查结果详见如下。海南东寨港拉关木群落垂直结构随群落林龄的增加而复杂,群落多样性指数、均匀度指数随林龄的增加呈现先增加后减少的趋势,表现为11龄林>19龄林>6龄林。珠海淇澳岛红树林湿地的引种园内拉关木群落结构组成简单、空间层次分布明显、林下植被主要为老鼠簕,占群落总数的86.40%;群落中有秋茄、桐花树、银叶树、老鼠簕、卤蕨等乡土红树植物的自然更新现象,表明拉关木人工林可以促进乡土红树植物的更新;在拉关木引种园的林内、林缘、沟渠、互花米草内均未发现拉关木小苗,表明拉关木在珠海淇澳岛极难自然更新成林。广东电白水东港的拉关木幼苗可以在白骨壤天然林的林窗及林缘光照充足的空间自然更新生长,表明广东电白水东港拉关木幼苗具有一定的天然扩散能力。因缺乏光照、及冬季的低温影响,福建九龙江河口的拉关木人工林下小苗很难自然更新生长;福建九龙江河口种植的拉关木人工林,由于林缘附近有互花米草、芦苇等湿地植物的生长,周围缺乏适宜拉关木生长的高程光滩,至今未发现其在自身林内及郁闭度高的林缘出现自然更新现象,但其在福建九龙江河口的种苗扩散及更新动态仍需进行长期跟踪监测。福建仙游县枫亭镇枫慈溪的拉关木人工林的林内、邻近乡土红树植物秋茄林内及芦苇地均未发现拉关木幼苗的扩散,表明拉关木苗属于阳性苗,其很难在郁闭缺光的环境下自然更新生长。本研究结果表明,拉关木虽有一定的扩散能力,但其在福建仙游县枫慈溪的扩散仅限于其周边滩涂高程较高的光滩,及光照充足的林缘位置。通过对海南东寨港、广东电白水东港、珠海淇澳岛、福建九龙江河口、及莆田仙游县枫亭镇枫慈溪不同引种时期拉关木人工林的群落结构及种苗扩散调查结果表明,拉关木人工林群落物种多样性及种苗扩散情况与龄林、当地生态环境、气候等环境因子关系密切。(5)拉关木对中国东南沿海生态系统影响的风险评估结果显示,中国东南沿海拉关木引种的生态风险评估值为25.5分,处于风险等级标准的最低等级,为可接受(0-36)等级。在以红树植物为保护对象的自然保护区范围内严禁引入外来红树植物拉关木,这是一个原则问题;如果在红树林保护区内发现区外自然扩散来的拉关木幼苗,应及时清除,这是保护区管理应该做的工作,木本植物幼苗清除容易,不易复发。但对于引进任何外来的生物,仍然要有风险防范的意识,必须加强跟踪监控,确保生态安全,对拉关木在我国各地的引种栽培仍应加强管控。(6)福建九龙江河口拉关木人工林的年凋落物量研究表明,3种不同龄林拉关木人工林的年凋落物总量为1093.0-1372.3 g·m-2,处于国内外关于红树植物年凋落量的(670-1500 g·m-2)的上端,表明拉关木具有高归还率的特性。本研究发现,福建九龙江河口不同龄林拉关木人工林的年凋落量为8龄林(1372.3 g·m-2)>6龄林(1208.5g·m-2)>4龄林(1093.0g·m-2),表明拉关木人工林年凋落物量随着林龄的增长呈增加趋势。2015年1月份至2017年12月份的6龄林拉关木人工林的年凋落物量均显示出明显的季节动态,表现为夏季>秋季>春季>冬季。(7)福建九龙江河口拉关木人工林土壤呼吸速率在0.87-6.15 μmol CO2·m-2·s-1之间,6龄林拉关木人工林的土壤呼吸速率最大值低于前人对福建九龙江河口秋茄林的土壤呼吸最大值6.18 μmol C02·m-2·s-1,这一差距表明,土壤呼吸速率与红树林树种、龄林、土壤温湿度等因素有关。不同龄林拉关木人工林土壤呼吸速率均呈现明显的日动态和季节动态,表现出夏季>春季>秋季>冬季;6龄林拉关木人工林土壤呼吸速率的日变化不同季节表现不同,夏季和春季土壤呼吸速率昼夜变化相似,均表现为双峰型,而秋季和冬季的土壤呼吸速率昼夜变化均表现为单峰型。而4龄林拉关木林样地的土壤总有机碳含量最高,土壤深度为0-5 cm和5-10 cm的4龄林拉关木林样地总有机碳含量分别为0.58 g·kg-1和0.54 g·kg-1,各样地的土壤总有机碳含量表现为4龄林>6龄林>8龄林>光滩。(8)从叶片的形态及其超微结构探讨了非C4植物拉关木的速生快长机制。拉关木、秋茄、白骨壤、桐花树的叶面积大小分别为:秋茄(2035.87±5.23mm2)>拉关木(1758.38±4.53 mm2)>桐花树(1746.96±4.21 mm2)>白骨壤(1119.35±2.52 mm2)。4个红树植物种叶片的周长、长、宽等均表现为秋茄最大,白骨壤最小,表明叶片形态结构方面无法解释拉关木的速生快长特性。本研究通过透射电镜观察发现,拉关木平均每个叶绿体的类囊体片层面积最大,达9.85 μm2,分别是本地种秋茄、桐花树、白骨壤的5.9倍、18.6倍、10.6倍。拉关木叶片叶肉细胞中单位面积叶绿体的类囊体面积均高于乡土红树植物白骨壤、秋茄、桐花树;3种乡土红树植物的叶绿体大部分面积被淀粉颗粒和脂滴等所占据,导致其叶绿体单位面积含有的类囊体面积减小;而拉关木叶片的叶绿体类囊体片层排列紧密平行贯穿于整个叶绿体,最大化地增加叶绿体内类囊体的面积,提高了拉关木叶片单位面积的光合作用效率,从而达到速生快长。