【摘 要】
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空心莲子草（Alternanthera philoxeroides）为我国恶性入侵植物,近年来蔓延趋势越来越严重,对自然环境、农业和经济造成极大危害。目前对于空心莲子草入侵机制的解释众多,但是其研究都是基于小规模或控制实验为主,不能从大的空间尺度上解释其入侵机制。本实验以空心莲子草为研究对象,根据其在国内分布范围,沿东经113°线在北纬22°-38°纬度范围内每隔一个纬度进行样方调查,共调查17个
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空心莲子草（Alternanthera philoxeroides）为我国恶性入侵植物,近年来蔓延趋势越来越严重,对自然环境、农业和经济造成极大危害。目前对于空心莲子草入侵机制的解释众多,但是其研究都是基于小规模或控制实验为主,不能从大的空间尺度上解释其入侵机制。本实验以空心莲子草为研究对象,根据其在国内分布范围,沿东经113°线在北纬22°-38°纬度范围内每隔一个纬度进行样方调查,共调查17个地区51个样地的陆生空心莲子草群落。研究空心莲子草的生理性状、形态特征、化学计量学以及土壤的化学计量学随纬度的变化趋势,并分析气候和土壤因子对空心莲子草的各性状的影响。该研究从空间大尺度角度分析空心莲子草在生理性状、形态特征和化学计量学上对不同气候区和不同类型土壤的适应机制,试图从空间大尺度角度分析空心莲子草的入侵机制,为空心莲子草的防治和入侵地生态恢复提供理论依据。主要研究结果如下:（1）土壤理化性质及影响因素:土壤p H、土壤含水量、土壤碳（C）、氮（N）、磷（P）、钾（K）含量均值分别为7.291±0.080 mg·g-1、2.294±0.124 mg·g-1,23.138±1.206 mg·g-1、2.259±0.112 mg·g-1、0.997±0.058 mg·g-1、18.427±0.471 mg·g-1。土壤C、K和土壤含水量与纬度间无明显相关性;土壤p H值随纬度的升高而增大;降水影响土壤N含量随纬度的升高而增大;温度影响土壤P含量随纬度的升高先缓慢上升后再缓慢下降。土壤C、N、P平均含量均值均分别高于我国土壤C、N和P平均含量,且17个采集样地土壤C、N、P含量平均值高于全国平均土壤C、N、P含量占比为64.7%、82.4%和70.6%,表明空心莲子草的入侵可能提高了土壤的N和P含量。空心莲子草可能通过增加土壤的营养含量促进其入侵。（2）空心莲子草化学计量学特征及影响因素:叶片C、N、P、K含量平均值为414.793±2.788 mg·g-1、38.361±0.852 mg·g-1、2.229±0.094 mg·g-1、38.808±0.897mg·g-1,叶片N、P、K平均含量均高于我国草本植物平均含量,证明空心莲子草能富集更多的N、P、K元素,造成个体生长水平加快,促进其入侵效率。叶片C含量与纬度间无明显相关性,且空间变异系数为4.704%,表明植株无需额外增加或减少C含量以抵御天敌取食;温度和降水影响叶片N含量随纬度的升高先上升后下降;叶片P含量、N:K、P:K随纬度的升高先上升后下降;相反,叶片N:P、C:N、C:P随纬度的升高先下降后上升;叶片K含量随纬度的上升而上升,造成叶片C:K含量随纬度的上升而下降。叶片N:P＞16且温度是引起C:P、N:P、P:K、P随纬度变化的关键环境因子,代表空心莲子草生长发育受P元素的影响。（3）空心莲子草形态特征及影响因素:叶宽平均值17.325±0.332 mm,茎直径平均值3.438±0.075 mm。温度影响叶宽随随纬度的增加而上升;土壤N含量影响茎直径随纬度的增加而上升;降水影响叶片数随纬度的增加而减少。结果表明空心莲子草通过增加叶宽和减少叶片数量减少其叶片表面积来减少水分的蒸发以适应高纬度干旱的环境。（4）空心莲子草生理特征及影响因素:空心莲子草蛋白质、可溶性糖、氨基酸、多酚含量的平均值为0.073±0.006 mg·g-1、5.35±0.19 mg·g-1、5.679±0.531 mg·g-1、1.437±0.055 mg·g-1。氨基酸和多酚含量与纬度间无明显相关性,且各纬度间多酚含量均未存在显著差异性（P＞0.05）,这可能与陆生型空心莲子草很少受到空心莲子草叶甲牧食有关,其支持天敌释放假说。随纬度的升高,降雨量减少,空心莲子草增加蛋白质含量以此抵抗水分胁迫,促进其入侵;光照影响可溶性糖含量随纬度的增加先缓慢增加后下降。本实验中可溶性糖含量随温度、降水的减小而减小,不能从耐受性方面解释其原因,所以关于可溶性糖含量影响空心莲子草生理适应性机制还需要进一步研究。本次研究发现空心莲子草入侵到北纬38°地区比先前报道的最北纬度北纬37°高1度,表明其继续向高纬度地区迅速扩张。本研究同时表明空心莲子草具有很强的N、P富集能力,能提高入侵地土壤养分含量。在大空间尺度范围内对N、P、K营养元素有高效的使用效率,确保其对其它本地植物在N、P和K上的竞争能力。同时其叶片高的表型可塑性促进其对干旱环境的适应能力,而大空间尺度上空心莲子草多酚含量的反应支持天敌释放假说,这样空心莲子草可以把更多的资源用于生长和发育上,保证其成功入侵。该研究结果表明空心莲子草能够从化学计量学、表型可塑性以及生理性状上适应大空间尺度的异质性环境,这可能是其能够迅速扩张的主要原因。
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