沙质海岸防护林垂序商陆入侵机制及其防控技术研究

论文摘要

生物入侵（biological invasion）是导致生物多样性丧失的主要因素之一,已成为全球普遍关注的热点问题。垂序商陆（Phytolacca americana Linn.）已在山东沿海区域广泛分布,并对当地生态系统造成严重的危害。为有效控制其入侵,本研究以青岛胶南市灵山湾国家森林公园内的垂序商陆为研究对象,通过刺槐林、黑松林、刺槐黑松混交林和紫穗槐灌丛4个典型生态系统的深入调查,掌握了垂序商陆入侵后的影响、种子雨、种子库以及化感作用等入侵机制,并初步探讨其控制技术。结果发现:1、在刺槐林、黑松林、混交林和灌丛4个森林生态系统类型中,刺槐林内垂序商陆的入侵最为严重,平均密度1.26株·m-2,平均盖度79.8%,各森林生态系统均表现为边缘的入侵程度重于内部。明显表现为入侵导致林内草本优势种组成的改变,并且随着垂序商陆入侵加剧,群落草本植物丰富度、多样性、均匀度均明显降低。2、垂序商陆在4个生态系统内的平均结实密度分别为1987、596、998和1329株·m-2;随距边缘距离的增加结实量逐渐降低。垂序商陆种子自然萌发率及室内发芽率均不足1%,受干扰或打破休眠处理可提高发芽率4.0～30.3倍,表现出明显的休眠现象,。3、垂序商陆种子雨从9月中旬一直持续到12月中下旬,表现出凋落初始期、首次凋落盛期、凋落低潮期和二次凋落盛期4个阶段,其中两次凋落盛期分别由气候和人为收割引起。刺槐林、黑松林、混交林林缘处种子雨发生早于林内,但是凋落时间上灌丛的差异不大。种子雨量由林缘至林内递减,植株的倒伏增大了落种数量。刺槐林下种子雨平均累积密度达984株·m-2,仅为平均结实密度的49.52%,黑松林、混交林和灌丛三个类型中分别占43.34%、42.41%和45.87%;种子雨在以母株为中心的空间上均呈现近似正态分布;距母株相同距离的空间段内种子雨密度与距林缘距离呈负相关;随距林缘距离增大种子雨最大散布距离和加权平均距离逐渐降低,分别介于150～210cm和59.3～81.0cm。4、垂序商陆种子在土壤中分布广泛,集中分布在土壤表层5cm内,以0～2cm层次最多,其次为枯落物层和2～5cm层,各层种子均保持较高活力。不同群落类型种子库密度变动于699.3粒·m-2（黑松林）～2082.7粒·m-2（刺槐林）之间;由林缘至林内种子库含量递减。5、垂序商陆存在明显的化感作用物质,随着水浸提液浓度的提高对作物种子发芽势和发芽率的抑制作用逐渐增强,0.001 g·L-1浸提液延缓了种子的萌发;对作物种子根长和苗高表现为低促进高抑制现象。同一浓度下,不同部位化感作用强度表现为叶﹥根﹥茎。6、刈割和10%精喹禾灵、百草枯处理能减少垂序商陆当年种子产量,而不能从根本上去除;切根和10%草甘膦处理可以杀死垂序商陆,快速控制其入侵。本研究揭示了垂序商陆在沙质海岸防护林成功入侵的内在机制,为预测其扩散趋势和控制技术提供了理论参考,对科学防治垂序商陆,降低其入侵危害,维持区域生态平衡,具有十分重要的科学意义和实践指导价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1. 引言
• 1.1 生物入侵及其危害
• 1.2 生物入侵的研究进展
• 1.2.1 生物入侵途径研究进展
• 1.2.2 生物入侵机制研究进展
• 1.2.3 生物入侵防控技术研究进展
• 1.3 垂序商陆的入侵及其研究进展
• 1.4 研究中存在的问题
• 1.5 本研究的内容
• 1.6 本研究目的和意义
• 2. 研究地点及方法
• 2.1 研究地点概况
• 2.2 研究方法
• 2.2.1 多样性调查
• 2.2.2 结实量调查
• 2.2.3 种子雨调查
• 2.2.4 种子库调查
• 2.2.5 自然萌发调查
• 2.2.6 实验室种子萌发试验
• 2.2.7 化感作用调查
• 2.2.8 垂序商陆控制试验
• 3. 结果与分析
• 3.1 垂序商陆入侵对沙质海岸防护林多样性的影响
• 3.1.1 垂序商陆的入侵程度分析
• 3.1.1.1 不同群落类型间的入侵程度
• 3.1.1.2 群落内入侵程度的空间异质性
• 3.1.2 垂序商陆入侵对物种组成的影响
• 3.1.3 垂序商陆入侵对群落多样性的影响
• 3.1.3.1 物种丰富度的变化
• 3.1.3.2 多样性的变化
• 3.1.3.3 均匀度的变化
• 3.1.4 垂序商陆入侵的综合分析
• 3.2 垂序商陆的繁殖特性
• 3.2.1 结实量空间异质性
• 3.2.2 种子萌发特性
• 3.2.2.1 自然萌发率
• 3.2.2.2 处理后种子萌发率
• 3.3 垂序商陆的扩散机制
• 3.3.1 种子雨分布格局及其扩散范围
• 3.3.1.1 种子雨时间动态
• 3.3.1.2 种子雨散布范围
• 3.3.2 种子库中种子的空间分布格局
• 3.3.2.1 种子库水平分布
• 3.3.2.2 种子库中种子的垂直分布
• 3.3.2.3 种子库中种子的活力
• 3.3.3 垂序商陆化感作用分析
• 3.3.3.1 根、茎、叶水浸提液对作物种子发芽率的影响
• 3.3.3.2 根、茎、叶水浸提液对作物根长的影响
• 3.3.3.3 根、茎、叶水浸提液对作物苗高的影响
• 3.4 垂序商陆的控制技术探讨
• 3.4.1 物理控制
• 3.4.2 化学控制
• 4. 讨论
• 4.1 关于垂序商陆入侵的危害
• 4.2 关于生态系统的可入侵性
• 4.3 关于垂序商陆的结实量
• 4.4 关于垂序商陆的种子雨
• 4.5 关于垂序商陆的种子库
• 4.6 关于垂序商陆种子的休眠
• 4.7 关于干扰对垂序商陆入侵的影响
• 4.8 关于垂序商陆的化感作用
• 4.9 关于垂序商陆入侵的长效防控
• 5. 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表论文情况