不同养分下母质效应和植物土壤反馈对入侵和本地克隆植物生长的影响

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在全球气候变化的背景下,由于氮沉降或者气候变暖造成自然环境中资源在不同的时空通常呈现出斑块状,资源异质性有助于外来植物的入侵,植物的入侵对于各个国家生态方面的安全、经济发展等有着非常紧密的关联,现如今植物入侵已经成为了一个科学问题,其受到各个国家的政府以及公众的高度关注和重视。就目前来说,国内外已经有一系列关于克隆植物的研究,但是,同时在养分条件、母质效应和土壤反馈的整合作用对入侵植物与本地植物生长与竞争方面研究的报道很少。本研究以4对同属且在野外环境下共存的入侵植物与本地植物为研究对象,通过温室实验与室内实验我们研究了不同养分下母质效应和土壤反馈对入侵和本地克隆植物生长的影响。通过不同养分下母质效应和土壤反馈的综合作用的栽培实验,对进化起源相似(同属起源)的外来入侵和本地植物在不同处理组合下的竞争、生长情况进行研究。设计了两个五因素实验实验,温室实验:物种来源(入侵物种与本地物种)、母质效应材料(高资源产生分株与低资源产生分株)、资源处理(高资源与低资源)、反馈土壤(对照土壤,本地土壤,外来土壤)和竞争条件(不竞争与竞争);室内实验:植物来源(入侵和本地)、土壤反馈提取物来源(本地植物,入侵植物,对照)、提取物处理方式(Fahraeus Medium和Hoagland和蒸馏水)、提取物来自高低养分水平(高养水平和低养水平)和资源处理(高资源与低资源)。通过温室实验与室内实验探讨了不同养分下母质效应和土壤反馈对入侵和本地克隆植物生长的影响。结果表明:1.入侵植物比本地植物具有更高的生物量,添加养分可以增加他们之间的差距;2.当入侵植物在外来土壤中,养分添加更有利于入侵植物削弱土壤的负反馈作用,产生更多的生物量;3.相比于本地植物,高母质的入侵植物会产生更多的分株数与生物量,当有养分添加时,高母质的入侵植物对养分有着更高的利用效率,能够产生更多的分株数与生物量,而高母质的本地植物对养分的利用率低;4.当不存在竞争时,外来入侵植物与本地植物之间的差异均显著增加,养分的添加更利于削弱竞争产生的负反馈效应,竞争条件下的高母质植株与低母质植株之间的差异远低于不竞争条件下,外来植物更有利于在竞争条件下生长。5.对于本地植物,高母质外来提取物对其有较强的负反馈效应,养分的添加可以削弱负反馈效应;对于外来植物,高母质外来提取物对其有着较强的正反馈效应,养分的添加有利于增强正反馈。6.在Fahraeus Medium溶液和水溶液中,植物在外来提取液中会积累更多的生物量,外来提取物对高母质植株提取液中的植物有正反馈效应,本地提取物对低母质植株提取液中的植物有正反馈效应;在Hoagland溶液,本地植物在本地溶液中更占优势,对于外来植物,外来溶液对其更有利,高母质植株提取液中的植物在本地提取物中会有更好的表现,低母质植株提取液中的植物在外来提取物中会有更好的表现。
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