外来入侵种加拿大一枝黄花的菌根生态学分析.pdf

橇里大学博士学位论文外来入侵种加拿大一枝黄花的菌根生态学研究学校代码:学号:
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摘要作为自然界广泛存在的一种植物与真菌的共生体,菌根能够提高寄主植物的生长和繁殖能力、调节植物的种内竞争和种间竞争、维持生态系统的稳定性等,在个体、种群、群落和生态系统等不同层次上发挥了重要的作用。外来种是一类由于人类活动而扩散到其自然分布区之外的物种。当前,由外来种入侵所导致的土著物种灭绝和生态系统功能丧失已经成为全球性的生态学问题。但目前相关的研究工作主要集中在寻找天敌和草食动物以控制外来植物的入侵等领域,而对促进外来植物入侵的共生机制研究较少。本文从菌根学的角度出发,选择上海地区广泛分布的外来入侵植物,开展加拿大一枝黄花的菌根生态学研究,得出了如下结果:新围垦陆地上加拿大一枝黄花的入侵历史与其根际菌根共生体的演变。通过对崇明东滩不同围垦历史条件下加拿大一枝黄花根际菌根侵染率和根际土壤中菌根真菌孢子群落组成的分析,研究菌根在外来植物入侵新生境过程中的作用。结果表明:在崇明东滩的新围垦陆地上,加拿大一枝黄花与菌根真菌的共生关系与入侵时间之间存在显著的相关性。在干旱生境条件下,加拿大一枝黄花入侵历史的长短决定了其菌根侵染率的高低和根际土壤中菌根真菌孢子类群的多样性,且地表植物的多样性也对菌根真菌孢子类群的多样性产生显著影响。在不同的围垦历史条件下,加拿大一枝黄花根际土壤中均以缩球囊霉和摩西球囊霉为优势菌根真菌孢子类群,其中缩球囊霉的多度随着入侵时间的延长而降低,而摩西球囊霉则随着入侵时间的延长而增加。此外,加拿大一枝黄花所处生境的类型也决定了菌根真菌与寄主植物之间共生关系的紧密性。由于自然环境条件的复杂性和多变性,因而在自然生态系统和农业生态系统中常常出现对植物生长不利的环境条件,如水分匮缺、土壤贫瘠和光照不足等。本实验在温室条件下开展了不同磷营养浓度、不同水分处理和不同光照处理等条件下菌根对加拿大一枝黄花生物量生产和光合作用能力的影响研究。结果表明:菌根能够显著的降低外界胁迫生境条件对加拿大一枝黄花的危害:同时外界环境条件的不同也决定了寄主植物从荫根真菌处获取收益的高低。一般而言,当
加拿大一枝黄花生长在适宜生境条件下,如充足的营养、适宜的水分、正常的光照等,其菌根依赖性程度很低或没有菌根依赖性,菌根共生体的存在反而在一定程度上消耗了寄主植物的光合产物,降低了加拿大一枝黄花的生物量生产共生体的存在是负效应5被肪程跫⑸谋涠约幽么笠恢苹ǖ纳げ迫、且该胁迫条件是菌根能够发挥其对奇主植物的促进功能时,如干旱胁迫、营养匮乏、改变光质等,菌根共生体的存在可以显著提高加拿大一枝黄花的耐受能力和减缓环境胁迫条件所造成的危害,如提高生物量生产、提高光合作用能力等采宓拇嬖谑钦в。而在另外一些环境胁迫条件下,如低光照强度,菌根不能发挥其对寄主植物的促进功能,菌根共生体的存在也会降低寄主植物的生物量生产和光合作用能力采宓拇嬖谑歉盒в。为了研究菌根在加拿大一枝黄花入侵新生境过程中对其与土著物种关系的影响,本研究采用苯菌灵为杀真菌剂,开展了不同种植密度条件下单一种植加拿大一枝黄花和单一种植土著种野艾蒿的种内竞争实验,以及将两个物种混合种植的种问竞争实验。结果表明:加拿大~技黄花是一种高度菌根依赖性植物。在单一种植条件下,施用杀真菌剂显著的降低加拿大一枝黄花的生物量生产,杀真菌剂的施用与否对其竞争一密度效应产生了显著影响。而对野艾蒿而言,虽然菌根的存在与否对其总生物量没有产生显著影响,但却改变了其植株的生物量分配,使野艾蒿的根冠比、根生物量比例和茎生物量比例等产生显著变化。在种间竞争条件下,由相对产量分析结果可知,菌根共生体的存在与否对加拿大一枝黄花相对竞争力的影响要显著高于对野艾蒿相对竞争力的影响。本实验结果表明,菌根通过不同的机制在野外生境条件下对外来入侵植物与土著植物的种间关系进行调节。目前有关农药在农田生态系统中对非目标植物的影响已经引起了广泛的关注。甲基托布津是我国广泛应用的一种杀真菌剂。鉴于许多的植物均为菌根营养植物,开展甲基托布津对植物生长繁殖的影响研究是评价农药的安全性和生态系统稳定性的重要依据。本实验在野外条件下,以未施用甲基托布津为对照,研究在甲基托布津的有效施用剂量为的条件下,对野艾蒿生长繁殖的影响研究。实验结果表明:甲基托布滓对农田生态系统中非目标植物的部分生长指标影响显著,而对所有繁殖指标,包括有性生殖和无性生殖,均没有显著。
影响。总体而言,由于甲基托布津的施用没有引起野艾蒿根系菌根侵染率的变化,表明甲基托布津施用于农田生态系统是安全可靠的。综上所述,菌根共生体对外来种加拿大一枝黄花入侵新生境具有重要的调节作用,菌根共生体的存在可以减缓外界胁迫生境条件对加拿大一枝黄花的危害