克隆整合影响薇甘菊入侵能力的作用机制

Many strong exotic invasive plants are clonals, and clonal integration may play a significant role in the invasion and expansion process of these plants in habitats. In addition, the benefits and costs of clonal integration may change with the change in soil nutrients, because the costs of maintaining the integration between clonal ramets, the influence of exporting resources on the growth of the ramets that export resources, and the ability of intraclonal division of labor and utilizing resources may all change with soil nutrients. However, researchers usually find the positive role of clonal integration in the growth of plants, but pay less attention to the change in the strength of the positive role in relation to the change in soil nutrients. Through conducting greenhouse pot experiments, from the perspective of benefits and costs of clonal integration and under varying levels of soil nutrient conditions, this project aims to study the role of clonal integration in the invasion of of Mikania micrantha H.B.K. in (1) habitats without competition, (2) habitats with competition, (3) stressful habitats (a part of ramets are buried because of disturbance), (4) heterogeneous habitats with complementary resources, and (5) study the relationship between these roles and soil nutrient conditions. The research results will reveal the role of clonal integration in influencing the invasion and expansion process of representative clonal exotic plants in habitats and the relationship between this role and soil nutrient conditions, and provide a scientific foundation for promoting the theoretical research on the mechanisms underlying clonal integration and effectively controlling clonal invasive plants.

许多强入侵性的外来植物具克隆性，克隆整合可能对这些植物在生境的入侵扩展过程中起重要作用。此外，克隆整合的收益或耗费程度可能随土壤养分条件而变，因为维持克隆分株间连接的耗费、资源输出方分株生长受资源输出影响的大小、克隆内分工及资源利用的能力可能都随土壤养分条件而变。然而，研究人员虽经常发现克隆整合对植物生长的促进作用，却较少研究这种促进作用的程度随土壤养分条件的变化。本项目计划在温室内通过盆栽实验，从克隆整合的耗费-收益角度，在不同土壤养分条件下，研究克隆整合对薇甘菊在：(1)无竞争的空白生境，(2)竞争生境，(3)胁迫生境(干扰造成的部分分株被埋藏)，(4)资源互补型异质生境入侵中的作用，以及(5)这些作用与土壤养分条件之间的关系。研究结果将揭示克隆整合在影响典型外来植物在生境入侵扩展过程中的作用及其与土壤养分条件间的关系，并为推动克隆整合机制理论研究和有效控制克隆性入侵植物提供科学依据。

薇甘菊是入侵性和危害性极强的外来入侵植物，对生物多样性和农林业生产造成严重影响。本项目以薇甘菊为实验材料，通过温室盆栽试验，研究克隆整合对异质性生境下薇甘菊入侵能力的影响及其作用机制。.1. 在异质性光照和土壤养分生境下，克隆整合对分株的生长有影响，但对克隆片段的总体生长无显著影响。此外，在异质性土壤养分生境下，克隆整合提高了高养分斑块分株的根冠比；在异质性光照生境下，克隆整合降低了克隆分株间根冠比的差异，加大了分株间净光合速率的差异，且倾向于提高生长在高光斑块分株的比叶面积。.2. 克隆整合提高了远端被埋藏分株的出苗率，可使克隆片段的总生物量维持在和远端分株没有被埋藏时克隆片段总生物量相当的水平，且这些结果不受土壤养分条件的影响。对于近远端均出苗的克隆片段，埋藏深度、是否保持克隆连接对克隆片段的总生物量未见显著影响，尽管近端或远端分株生物量可能受到影响。.3. 在光照和水分负相关的异质性生境下，克隆整合降低了近端分株(高光干旱)的根冠比、提高了远端分株(低光湿润)的根冠比。此外，对于近端分株，养分条件和克隆整合间的交互作用对根冠比的影响不显著；对于远端分株，克隆整合对根冠比的提高在高养分条件下更大。克隆整合提高了克隆片段的总生物量，且这种提高在高土壤养分条件下更大。该研究首次表明，在两种资源互补性生境中，克隆植物克隆内分工的能力取决于第三种环境资源的状况。.4. 在控制和添加土壤养分条件下，保持克隆片段连接增加了竞争中生长的远端分株的生物量。但对于整个克隆片段而言，切断/连接处理下薇甘菊克隆片段总生物量没有显著差异。以上结果表明，即使在资源相对丰富的情况下，尽管克隆整合可能促使薇甘菊侵入植物群落中，但资源转移到薇甘菊的接受分株时会给资源输出分株带来成本。.以上工作的完成为揭示克隆整合在典型外来植物薇甘菊在生境入侵扩展过程中的作用及其与土壤养分条件间的关系，为推动克隆整合机制理论研究提供了科学依据。