外來入侵種紫莖澤蘭競爭策略與擴(kuò)散動態(tài).pdf

1、紫莖澤蘭(Eupatorium adenophorum Spreng.)作為重要的外來入侵種之一，已嚴(yán)重破壞了入侵地生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能，同時(shí)使當(dāng)?shù)剞r(nóng)林業(yè)生產(chǎn)蒙受巨大的損失。因此，明確紫莖澤蘭的競爭策略與擴(kuò)散潛力，對制定合理的控制措施具有重要意義。
　　 土壤氮素增加常常有助于外來種的入侵，那么降氮能否抵制入侵呢?向土壤中添加碳素，增強(qiáng)微生物對氮素的吸收，從而降低土壤中可被植物吸收的氮素是目前常用的降氮方法。為檢驗(yàn)這一假說對入侵

2、種紫莖澤蘭的適用性，選取入侵種紫莖澤蘭和本地種禾本科雀麥(Bromus japonicus)、菊科魚眼草(Dichrocephala integrifolia)，分別單栽或與紫莖澤蘭混栽，向各植物組合中添加碳素(按1650克有機(jī)質(zhì)/平方米計(jì))或氮素(按30克氮素/平方米計(jì))，并設(shè)立對照進(jìn)行盆栽實(shí)驗(yàn)。在碳素添加條件下，紫莖澤蘭地上與地下生物量分別比對照降低了71.9％和74.9％，而本地種的生物量卻沒有受到顯著影響。同時(shí)，碳素添加導(dǎo)致紫莖

3、澤蘭對本地種的競爭強(qiáng)度(RII)明顯下降。氮素添加則減弱或逆轉(zhuǎn)了上述碳素的作用。因此，向土壤中添加碳素有助于抵抗氮沉降對外來種入侵的促進(jìn)作用，特別對抵御那些與氮素有親和力的入侵種更為有效。在不同氮素條件下，紫莖澤蘭對本地種競爭中，資源競爭強(qiáng)度均明顯大于化感作用。盡管在紫莖澤蘭發(fā)育早期化感作用較小，但是，碳素添加使紫莖澤蘭可利用氮素減少，激發(fā)了化感作用在競爭中占有更大的比例，說明資源競爭與化感是相互結(jié)合、共同發(fā)揮作用的。
　　 去

4、葉作為模擬采食方法之一，至少可以通過兩種方式影響植物競爭。一是去葉對目標(biāo)種生長產(chǎn)生負(fù)面影響，二是鄰種去葉有利于目標(biāo)種生長，進(jìn)而改變種間競爭關(guān)系?；谝陨霞俣?，對紫莖澤蘭與相鄰本地種分別單栽、同種合栽和異種混栽，進(jìn)行去葉處理。結(jié)果恰與假定相悖：在整個(gè)生長季內(nèi)，去葉增加目標(biāo)株生物量的1.0-198.9％。對于入侵種而言，當(dāng)鄰居本地種去葉時(shí)，紫莖澤蘭能完全彌補(bǔ)競爭產(chǎn)生的負(fù)面效應(yīng)，即它與未去葉的單栽紫莖澤蘭生長無顯著差異；而紫莖澤蘭去葉降低了相

5、鄰本地種的生長，加劇了原本由于競爭給對本地種帶來的負(fù)面影響。因此，去葉效應(yīng)與鄰種的存在與否及鄰種的類型均有關(guān)。在應(yīng)用生物控制對目標(biāo)株采食時(shí)，特別是在沒有造成嚴(yán)重傷害或致死情況下，可以使本來具有競爭優(yōu)勢的入侵種變得更具強(qiáng)勢。競爭與去葉之間存在復(fù)雜的相互作用，采食帶來的間接效應(yīng)可能比預(yù)想的更為復(fù)雜。因此，在生物控制措施實(shí)施之前，充分地估計(jì)生物控制的間接作用至關(guān)重要。
　　 為檢驗(yàn)反應(yīng)—擴(kuò)散模型(reaction-diffusion

6、model)能否正確模擬紫莖澤蘭小尺度擴(kuò)散速率，本研究調(diào)查了四川攀枝花山區(qū)5個(gè)不同的生境的紫莖澤蘭群落。對各樣地內(nèi)紫莖澤蘭定位和年齡確定，基于克里金插值法做出其入侵格局的等年線圖，通過等年線之間的垂直距離即可得到紫莖澤蘭擴(kuò)散速率的經(jīng)驗(yàn)值。同時(shí)，計(jì)算內(nèi)稟增長率和擴(kuò)散系數(shù)，根據(jù)模型計(jì)算得到擴(kuò)散速率的預(yù)測值。結(jié)果表明：紫莖澤蘭擴(kuò)散速率經(jīng)驗(yàn)值明顯小于模型預(yù)測值。因此，盡管反應(yīng)—擴(kuò)散模型已在大尺度擴(kuò)散預(yù)測方面得到廣泛的應(yīng)用和驗(yàn)證，但在小尺度上，由

7、于沒有借助于復(fù)雜的生活史模型和分層模型，單憑反應(yīng)—擴(kuò)散模型不足以得到準(zhǔn)確的預(yù)測。另外，在沒有遭受干擾的生境中，可以發(fā)現(xiàn)紫莖澤蘭擴(kuò)散早期存在明顯的時(shí)滯期。倘若這種時(shí)滯效應(yīng)在入侵?jǐn)U散中是頻繁發(fā)生的，那么在判定物種是否具有入侵性時(shí)，很可能由于物種處于時(shí)滯期而被誤認(rèn)為非入侵種。
　　 基于紫莖澤蘭入侵至中國60年來所收集到的441已知分布記錄和23個(gè)環(huán)境變量，采用GARP模型對其潛在分布范圍做出了預(yù)測，并通過Kappa和ROC(rece

8、iver-operator characteristic)對預(yù)測結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)。結(jié)果表明紫莖澤蘭目前分布以云貴高原為主體，逐漸向四川盆地東部、山東半島、東南沿海、臺灣沿海以及海南島等地?cái)U(kuò)散。冷季降水量、年極端低溫和年均最高溫對分布影響較大。RDA(Redundancy Analysis)分析結(jié)果顯示溫度和降水是限制紫莖澤蘭擴(kuò)散的重要因素。在過去的20年里，紫莖澤蘭已經(jīng)從溫度較高、天氣波動較小的亞熱帶氣候逐漸向氣候溫涼、降水減少的高海拔地區(qū)