紫茎泽兰与不同功能型植物种间竞争效应及其生理机制

入侵植物与不同功能型植物种间竞争效应及其生理响应是对外来植物入侵机理了解和对入侵植物替代控制与抵御入侵这一重要科学问题的理论基础。本项目以外来恶性杂草紫茎泽兰与4种不同功能型草本植物为对象，采用植物生理生态学、植物营养学、土壤微生物学和功能酶学等方法比较研究，旨在探明紫茎泽兰与不同功能型草本植物的竞争反应和竞争影响，揭示其竞争效应及其生理机制。即：A.探明紫茎泽兰与4种不同功能型植物种间竞争能力及其形态可塑性与生理指标变化；B.阐明其种间竞争的主要影响因子和资源利用的生理反应与响应策略，以及应对肥力胁迫和生态干扰的种间竞争生理机制；C.明晰其种间竞争效果、影响途径和调控措施。研究结果对深入阐释紫茎泽兰入侵机理和为紫茎泽兰入侵迹地的生态修复技术提供重要的理论依据。

本项目围绕紫茎泽兰的竞争替代控制这一科学问题，采用植物竞争的现代生态学理论和方法，重点研究了紫茎泽兰与不同功能型草本植物的竞争效应及其竞争策略。主要内容概述如下：（1）比较研究了林下和撂荒地生境有无竞争条件下紫茎泽兰幼苗的生长特征、生长速率、生物量和种内竞争的形态反应；同时研究了紫茎泽兰提取液对9种草本植物种子萌发的影响。研究表明，紫茎泽兰幼苗在种群建立的过程中具有不同的生态适应性和形态反应，紫茎泽兰叶片提取液对9种受体植物种子萌发均具有化感作用。（2）比较研究紫茎泽兰与不同功能型植物地上和地下竞争的形态学特征及其竞争效应，并对其功能叶片的光合作用、生理酶活性等进行了测定和分析。结果表明，紫茎泽兰在幼苗期的竞争能力与其他不同功能型植物相比不具有优势，而非洲狗尾草在对紫茎泽兰的竞争中优势明显；在竞争中，紫茎泽兰和不同功能型植物在光合作用以及生理生化特征上会发生相应的适应性调整，紫茎泽兰具有较强的生理生化适应性调整机制，而非洲狗尾草表现更强。（3）进一步对非洲狗尾草与紫茎泽兰竞争的养分利用机制进行了深入研究，发现非洲狗尾草氮素利用能力比紫茎泽兰强，而磷素和钾素利用能力比紫茎泽兰弱；在密度较低时紫茎泽兰对养分的竞争能力较强，而在高密度时对养分的竞争能力较弱。（4）此外，研究了紫茎泽兰对在不同入侵生境根际土壤有益微生物菌群和土壤酶活性以及肥力的影响进行了初步研究，紫茎泽兰入侵提高了土壤功能菌种群和土壤酶活，从而使土壤肥力也发生了相应的变化，这可能促进其养分转化吸收，提高其种群竞争力。上述研究阐明了紫茎泽兰与不同功能型草本植物的竞争替代效应及资源利用的生理生态机理，对揭示紫茎泽兰的种群扩张和实施紫茎泽兰入侵生境的植物替代控制策略具有重要的理论指导意义与实践价值。通过本项目研究，建立了紫茎泽兰与不同功能型植物竞争的试验基地，发表学术论文4篇（其中SCI论文1篇，核心期刊论文3篇），出版专著1部，培养硕士研究生2名。顺利完成项目任务内容和达到了预期目标。