【摘 要】
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植物入侵是决定植物群落结构及其动态变化的关键因素,其对生态系统恢复的影响已成为当前研究的关注点。植物入侵引起的土壤微生物群落组成和结构变化是决定植物生长发育的重要因素之一。近年来,以期更好地认识植物入侵而提出的土壤微生物在植物竞争的作用机制,为入侵植物的管理和控制以及生态系统和生物多样性的恢复提供了有效的解决方案。多数研究表明植物物种受土壤微生物的影响差异明显,且在土壤条件变化的情况下可能会影响种
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植物入侵是决定植物群落结构及其动态变化的关键因素,其对生态系统恢复的影响已成为当前研究的关注点。植物入侵引起的土壤微生物群落组成和结构变化是决定植物生长发育的重要因素之一。近年来,以期更好地认识植物入侵而提出的土壤微生物在植物竞争的作用机制,为入侵植物的管理和控制以及生态系统和生物多样性的恢复提供了有效的解决方案。多数研究表明植物物种受土壤微生物的影响差异明显,且在土壤条件变化的情况下可能会影响种间竞争,尤其是在入侵植物存在条件下对本地植物生长形成的影响。因此,植物-土壤间形成的反馈关系已列为解释入侵植物成功入侵的因素,并且基于此种反馈关系可有效解决人口对粮食生产和生态系统服务的需求,进而被视为实现农业可持续性发展的新愿景。然而,目前大量的研究主要集中在对入侵植物的研究上,而忽略对本地植物形成的影响。尽管在单一和共同入侵条件下已有大量的研究报道,但其对土壤微生物与本地植物间形成的影响仍存在诸多不确定性。理解植物入侵的含义和土壤微生物对本地植物-土壤反馈的影响是实现入侵植物管理和控制以及生态系统恢复的重要环节。然而,入侵植物的特性和多样性以及土壤微生物对本地植物生长响应的影响仍需进一步研究。本研究以主要分布于山东、浙江和江西的本地植物多裂翅果菊(Pterocypsela indica(L.)Shih)外来入侵植物的特性和多样性对本地植物多裂翅果菊生长的影响。以下为分部分描述研究工作进行过程;首先,基于天然土壤、营养土壤和营养灭菌土壤中,研究了土壤微生物在入侵植物加拿大一枝黄花(Solidago canadensis L.)和钻型紫菀(Aster subulatus Michx..)单一和共同栽培入侵条件下对本地多裂翅果菊生长的影响。结果表明:在单一入侵条件下,本地翅果菊的竞争能力高于共同入侵。此外,营养灭菌土壤是目标植物的最佳生长土壤条件,其次是天然土壤。根据入侵植物的特性,入侵植物对本地植物响应的影响差异不显著,而土壤微生物群落对本地植物的影响比对入侵植物和入侵类型的影响更大。其次,使用由两种入侵植物种植后的土壤,进而探究入侵植物-土壤反馈对本地植物的影响。研究发现本地植物多裂翅果菊的个体反馈受土壤性质以及变化的幅度和方向的影响,而不同土壤的变化幅度和方向取决于调节阶段。在营养消毒土壤中观察到的显著正反馈效应可能是由于调节期植物-土壤的正相互作用,而在共同入侵条件下观察到的负反馈是由于调节期过度使用导致土壤微生物的缺乏。最后,基于第一个实验,通过四种入侵植物[加拿大一枝黄花、钻型紫菀、三叶鬼针草(Bidens pilosa L.)和反枝苋(Amaranthus retroflexus L)]进行混合种植,研究入侵植物的特性和多样性对本地目标植物多裂翅果菊的影响,处理方法包括入侵植物的不同丰富度水平(1:1、1:2、1:3和1:4)和不同的组合。结果表明:本地植物多裂翅果菊的响应程度取决于入侵植物特性、多样性及其丰富度。研究发现加拿大一枝黄花入侵下或同其它入侵植物共同入侵时对入侵植物有明显的负面影响。植物入侵对多裂叶翅果菊的影响取决于入侵植物的特性和多样性,而入侵植物多样性的提高明显增加了本地植物的生物量。此外,入侵植物多样性在入侵植物丰富度的特定水平下对本地植物的响应产生了积极的影响,即:较高的入侵植物多样性降低了本地植物的生长速度。尽管入侵植物的多样性提高了对本地植物的响应程度,但在入侵植物中进行更多的研究以及探究对本地植物更有利和入侵植物不利的有效组合,进而提高对入侵植物的管理和控制,并减少对本地植物带来灭绝的风险,将会带来更大的生态价值。
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