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大米草(Spartina anglica C.E.Hubbard)属于禾本科米草属的多年生草本植物,天然分布于英国海岸,是以欧洲米草(S.maritima)为父本,互花米草(S.alterniflora)为母本的自然杂交种。我国于1963引种,经过多年的推广栽种,面积曾达36000 ha.然而,该物种目前却在中国的海岸带出现了自然衰退,主要表现为面积迅速缩减为50 ha,生物量、净生产力及株高显著降低,更为严重的是其有性繁殖基本丧失。此时,大米草却仍在英国、美国、荷兰、法国和澳大利亚呈现严重的入侵扩张趋势。因此,探讨大米草种群在中国海岸自然衰退的原因,将为控制其物种在其它地区的爆发提供一定的依据,同时也为丰富生物入侵理论提供一定的素材。
本文在前人研究的基础上,本论文通过不同实验材料及淹水时间,不同水位梯度及咸淡交替处理这些实验的实施,主要结论如下:
(1)不适宜的淹没时间对大米草种群生长有显著影响。设计了2个高程大米草克隆苗来源与人工模拟潮汐运动处理不同淹没时间(0,2,4,6,8和10h)实验,结果表明:不同高程克隆苗来源的大米草之间,除了叶片数和叶片面积外,其它生长指标(株高、茎粗及根数),无性繁殖(克隆数、芽数、根状茎数、根状茎节数、根状茎总长及根状茎生物量)及生物量参数指标(地上生物量、地下生物量、根系生物量及总生物量)间无显著差异(p>0.05);淹没时间却对各指标影响显著,与无淹没处理(0 h)相比,较长的淹没时间降低了株高、叶片数、根数、叶片面积、地上生物量分配,而增加了地下生物量分配;处于6 h淹没处理的无性繁殖及生物量指标参数均显著高于其它淹没处理(p<0.05)。因此,当前大米草种群的生长仍然需要一定程度的淹没,并在淹没时间约6 h的潮汐运动中长势最佳。但是,由于互花米草的促淤作用,使海滩高程升高,目前仅大潮时才能淹没大米草生境,造成淹没时间不足,导致大米草长势较差,最终可能引起其种群的自然衰退。
(2)水位梯度对大米草种群生长有显著影响;设计了共设计五个淹水水位处理:1)株高的三分之一水位淹没;2)株高二分之一水位淹没;3)一直保持表面积水;4)土表以下5 cm水位;5)土表以下10 cm水位;实验结果表明,0 cm处理及淹没植物三分之一处理的生长指标主要包括株高,叶面积、叶片数、根长;无性繁殖指标主要包括克隆数、根状茎数及根状茎总长显著高于-10 cm和淹没株高1/2处理(p>0.05);生物量指标包括地上生物量、地下生物量、根状茎生物量及总生物量显著高于-10 cm及淹没1/2处理;表明大米草种群比较适宜的淹没环境是表面积水到淹没株高的三分之一,但是目前其生境高程由于互花米草的促淤作用日益升高,仅高潮可以淹没生境,引起大米草长势较弱,最终可能引起种群的自然衰退。
(3)咸淡交替处理显著影响大米草种群的生长繁殖;本实验共设6种浇灌处理:D、X、DX、XD、DXD和XDX;结果表明,D-X处理条件下的生长指标主要株高、叶片数及根长均达到最高;无性繁殖指标克隆数最多,显著高于X,D-X-D和X-D-X处理;生物量指标主要包括地上生物量、根系生物量,根状茎生物量,地下生物量和总生物量均在D-X和D下较高,明显高于其它处理;表明大米草种群比较适应生长的条件是D-X处理,在一定的程度上也印证了中度干扰理论;由于目前大米草集中的区域位于温带与亚热带交界处,降水量较充足,从而对大米草种群的生长区域的盐度不断频繁转换,使其不断的转换适应机制,造成一定能量的浪费,引起长势较差,可能引起大米草种群的衰退。
根据试验结果可以总结为,由于大米草种群过分依赖克隆繁殖维持,致使种群的遗传结构趋于一致,基因多样性降低,适应环境变化的能力减弱;同时,随着时间的变迁,由于互花米草的入侵带来的促淤作用,高程增加,非适应的淹没的时间,非适宜的淹没梯度及自然情况的咸淡的频繁干扰在一定的程度上造成了大米草种群生长过差,最后可能引起大米草种群的自然衰退。