摘要
生物入侵、生境丧失和生境破碎化是影响生物多样性的三大重要因素,其中生物入侵近年来成为全球性环境问题,外来植物作为入侵生物的重要组成部分对生态环境造成了严重影响。白花紫露草(Tradescantia fluminensis)原产南美洲,属鸭跖草科(Commelinaceae)紫露草属(Tradescantia)多年生草本植物,作为观叶植物栽培,但部分白花紫露草已逸为野生。在新西兰、澳大利亚等国家,因其影响当地森林生态系统再生能力,而被列为入侵植物。而国内对白花紫露草入侵方面关注不够,尚未被列入中国外来入侵植物名录中,对其入侵机理更是缺乏研究。 在做重庆市入侵植物普查时,发现白花紫露草群落物种多样性明显减少,白花紫露草种群有扩大的趋势,呈现入侵植物特性。因此,本研究采用植物群落学和生理学方法,在对白花紫露草群落调查及其营养繁殖特性研究基础上,利用白花紫露草浸提液对常见伴生种牛膝(Achyranthes bidentata)和酸模(Rumex acetosa)种子萌发和幼苗生长进行化感作用研究,探讨白花紫露草的入侵机理,为相关部门对白花紫露草监管、防治、利用提供理论依据。主要结论如下: (1)对群落特征的影响 不同林下群落白花紫露草重要值均排在草本层第一,生态位宽度最大,大部分种对之间生态位高度重叠,整体上白花紫露草所在的草本层、群落物种多样性低于对照,表明白花紫露草占领大量生态位,资源利用和环境适应性强,形成单一优势种,造成物种多样性降低,不利于群落稳定。 (2)营养繁殖策略 不同生境白花紫露草80 d内匍匐茎伸长12-18 cm,茎节长出3-5个,每5-7个茎节产生一个分枝,直立茎扦插生根一个月内产生4-8条不定根,萌生5-9个芽。白花紫露草匍匐茎伸长产生茎节,节上产生不定根,节上可形成分枝也可产生直立茎,直立茎生根发芽又可形成新的植株,吸收大量水分和摄取养分供自身生长繁衍,表明白花紫露草采取以匍匐茎和直立茎形成高密度种群,繁殖体数量多,生物量高,占据土壤、阳光、养分,从而加快对生境占领的策略。 (3)浸提液对伴生种种子萌发的影响 不同植物对白花紫露草浸提液响应方式不同。浸提液显著降低牛膝种子发芽率、发芽势、发芽指数,在0.060、0.075 g/mL浓度下,发芽受严重抑制;酸模种子发芽率、发芽势在高浓度(0.045-0.075 g/mL)下受显著抑制,发芽指数呈低促高抑,浸提液显著抑制伴生种种子发芽,对牛膝抑制作用大于酸模。浸提液显著抑制牛膝、酸模胚根生长,在0.075 g/mL浓度下抑制效果最大;仅在最高浓度下抑制牛膝胚芽生长,在0.015-0.060 g/mL浓度下对酸模胚芽有促进作用。牛膝、酸模种子发芽后鲜重对浸提液响应不敏感。整体上,浸提液对牛膝种子萌发过程中SOD、POD活性显著促进,CAT活性显著抑制,启动抗氧化酶系统清除活性氧,MDA含量显著下降,SP含量显著上升。整体上,浸提液对酸模种子萌发过程中抗氧化酶活性显著促进,MDA含量、SP含量显著上升。总之,浸提液显著抑制伴生种种子发芽、胚根生长,启动抗氧化酶系统、提高SP含量缓解氧化胁迫。 (4)浸提液对伴生种幼苗生长的影响 不同植物对白花紫露草浸提液响应方式存在差异。浸提液对牛膝和酸模株高、叶面积、地径有促进效果,随处理时间增加促进效果越强,但在最高浓度下无明显效果。浸提液对牛膝幼苗总叶绿素含量随处理天数增加由显著抑制表现为显著促进,对酸模幼苗总叶绿素影响较小。整体上,随处理时间增加,浸提液对牛膝幼苗CAT活性显著促进,对SOD活性先抑制后促进,对POD活性显著抑制,促进MDA含量升高,积累渗透调节物质SP、Pro含量,Pro含量在0.075 g/mL浓度下积累最多,降低SS含量,提高内源激素GA3、ABA含量。整体上,浸提液对酸模幼苗抗氧化酶活性随处理时间增加由低促高抑表现为显著抑制,MDA含量升高,渗透调节物质Pro含量积累,SP、SS含量降低,内源激素GA3、ABA含量升高。总之,浸提液整体上抑制伴生种幼苗抗氧化酶活性而促进MDA含量升高,启动渗透调节物质积累Pro含量、降低SS含量,提高内源激素ABA含量,但却对GA3含量、株高和叶面积有一定促进作用,说明白花紫露草与伴生种间存在复杂化感效应。 总而言之,白花紫露草危害主要体现在降低群落物种多样性、显著影响伴生种植物形态建成,这些影响与白花紫露草的营养繁殖策略及其对本土植物的化感作用有关,可从生物防治、植物源除草剂等方面进行白花紫露草防治和利用,选择与白花紫露草竞争力强的乡土树种搭配种植在群落中。