外來入侵植物意大利蒼耳的表型可塑性與適應(yīng)性研究

發(fā)布時間：2020-09-11 23:07

　　外來植物從原產(chǎn)地到達入侵地后,其對本地環(huán)境的適應(yīng)能力決定了其生存、繁衍與擴張的能力。表型可塑性是植物適應(yīng)異質(zhì)生境的策略之一,其在入侵物種對新環(huán)境的適應(yīng)過程中扮演著重要角色。意大利蒼耳(Xanthium italicum Moretti)自1991年在我國被發(fā)現(xiàn)后迅速蔓延,其入侵生境類型多樣,諸如農(nóng)田、荒漠、河邊、林下、濕地周圍均為其常見生境,并且在不同生境中所呈現(xiàn)的表型特征相差懸殊。為了探究表型可塑性在意大利蒼耳適應(yīng)異質(zhì)生境過程中所發(fā)揮的作用,本研究設(shè)置不同的土壤氮素、土壤水分及光照水平,分析意大利蒼耳的形態(tài)學(xué)性狀、葉光合色素含量、生物量及其分配和果實數(shù)量對不同土壤水分、土壤氮素、以及光照條件的可塑性響應(yīng),為揭示意大利蒼耳成功入侵的原因提供科學(xué)依據(jù)。通過上述試驗設(shè)計,結(jié)果表明:土壤氮素對意大利蒼耳形態(tài)學(xué)性狀(株高、基徑、冠幅和分枝數(shù))、光合色素(葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素)含量、生物量(根、莖、葉、果實生物量和總生物量)、根冠比、生物量分配(除莖生物量比外)和果實數(shù)量均有顯著影響。其中根冠比、根生物量比、莖生物量比和葉生物量比隨著土壤氮素的增加顯著減小,其他表型性狀隨著土壤氮素的增加而顯著增加。意大利蒼耳對土壤氮素具有較強的表型可塑性,冠幅、光合色素含量、生物量及果實數(shù)量較其他表型性狀而言對土壤氮素具有更強的表型可塑性。土壤水分對意大利蒼耳的冠幅、分枝數(shù)、光合色素含量、根冠比和生物量分配具有顯著影響,對株高、基徑、生物量和果實數(shù)量無顯著影響。其中冠幅、分枝數(shù)、莖生物量比和葉生物量比隨著土壤水分的增加顯著增加,光合色素含量、根冠比、根生物量比和果實生物量比隨著土壤水分的增加而顯著減小。意大利蒼耳的冠幅、分枝數(shù)、光合色素含量、生物量分配(除果實生物量比)對土壤水分具有較強的表型可塑性,株高、基徑和果實數(shù)量對土壤水分的表型可塑性較弱。土壤氮素和土壤水分對意大利蒼耳表型性狀的影響具有交互作用,土壤水分的增加能夠顯著提高意大利蒼耳對土壤氮素的吸收與利用。高水高氮下意大利蒼耳的株高、基徑、冠幅、分枝數(shù)、生物量和果實數(shù)量顯著高于低水高氮和高水低氮環(huán)境中的意大利蒼耳,土壤氮素和土壤水分對其具有相互促進作用,根生物量比、葉生物量比在高水高氮下顯著低于低水高氮和高水低氮環(huán)境。意大利蒼耳表型性狀對低土壤氮素(或低土壤水分)環(huán)境的表型可塑性弱于高土壤水分(或高土壤氮素)環(huán)境。光照強度的降低能夠顯著增加意大利蒼耳的株高、冠幅、比葉面積、總?cè)~綠素含量、葉綠素/類胡蘿卜素、葉生物量比,顯著減小基徑、分枝數(shù)、葉綠素a/b、生物量、果實生物量比和果實數(shù)量。土壤氮素和光照強度對意大利蒼耳表型性狀的影響具有交互作用。在低光強條件下增加土壤氮素水平可以顯著增加意大利蒼耳的株高、基徑、冠幅、葉生物量、葉生物量比和果實數(shù)量,卻顯著降低了比葉面積、根生物量比和果實生物量比。在低光強下,意大利蒼耳表型性狀對土壤氮素的表型可塑性弱于高光強下。綜上,表型可塑性是意大利蒼耳適應(yīng)異質(zhì)生境的重要策略,意大利蒼耳通過形態(tài)學(xué)性狀、光合色素、生物量及其分配的改變適應(yīng)不同的土壤氮素、土壤水分和光照強度環(huán)境,并且對不同的環(huán)境因子具有較強的表型可塑性,且各環(huán)境因子間的交互作用對意大利蒼耳表型性狀的影響顯著。在意大利蒼耳入侵不同生境的過程中,表型可塑性扮演了重要的角色,具有較強的表型可塑性是意大利蒼耳成功入侵的原因之一。
【學(xué)位單位】：石河子大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：Q945
【部分圖文】：