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外来入侵植物豚草(Ambrosia artemisiifolia L.)为一年生杂草,不仅入侵各种干扰地,还侵入农田,其花粉更是引发人类感染“枯草热”的主要致病原,给生念环境、农业生产和人类健康都造成了很大危害。温度、湿度、光照、土壤和植被类型等环境因子对生物入侵过程有着重要的影响,因此,研究环境因子与入侵种之间的关系对控制该物种入侵十分重要。本文通过温室控制试验,探讨氮素变化对豚草生长的影响,以及丛枝菌根(arbuscular mycorrhiza,AM)在变化的氮素环境下与豚草的共生关系;通过人工气候箱模拟三个海拔梯度地点的生长季温度条件,探讨温度变化对豚草幼苗生长的影响;此外,通过人工去叶的方式模拟昆虫采食对豚草的生物控制效果。得到的主要结果如下:
1.氮素添加(30 g·m-2)虽然极显著地增加了豚草地上器官和根的氮素含量(P<0.01),但是对豚草的分枝数、总叶面积、比叶面积等形念指标,生物量积累,叶生物量比、根冠比等生物量分配特征和生长速率均没有显著影响。说明氮沉降增加短期内并不会明显促进本地群落中的豚草生物量的增加,因此不会迅速加剧本地种的竞争压力。
碳素添加(1650 g·m-2)减少了土壤中的有效氮含量,促使豚草增加营养吸收器官的生物量分配以缓解养分(氮素)胁迫,导致分枝数、总叶面积、比叶面积和叶生物量比明显降低(P<0.01),总生物量显著减少(P<0.01),生长速率也显著降低(P<0.01)。说明本试验中的碳素添加量能有效降低豚草的生长和扩散能力。
2.豚草与丛枝菌根真菌(AM fungi,AMF)的共生关系与土壤氮素含量有关。AM真菌通过增加豚草的比叶面积,提高了豚草的资源获取能力,此作用在土壤氮素含量缺乏时更加明显,说明在低氮生境中,与AM真珺其生对豚草的意义更加重要。
3.由于海拔升高导致环境温度降低,豚草幼苗的株高显著减少(P<0.01),生物量在22.5℃和15.1℃之间显著下降(P<0.01),15.1℃和9.4℃之间差异不显著。说明低温导致豚草幼苗生长缓慢,可能是限制豚草向高海拔地区扩散的重要环境因子之一。
4.去叶处理对豚草的分枝数没有显著影响。在氮素添加(30 g·m-2)处理中,去叶显著降低了豚草的生物量(P<0.05),而在对照和碳素添加(1650 g·m-2)处理中对生物量没有显著影响。去叶后,豚草剩余叶片的SPAD值升高,说明豚草通过补偿生长增加了剩余叶片的叶绿素含量以维持必需的光合作用。