南水北调对南四湖湿地入侵植物水花生的生态影响及机制

The South-to-North Water Transfer Project is a national key strategy dealing with the water shortage in North of China, and Nansi Lake will contribute as an important reservoir for water storage and regulation in the East-routine Project planned to operate in 2013. The water transfer project will have profound effects on the ecological environment and biological interactions of species in Nansi Lake wetland, which might facilitate the biological invasions in the local region. Alligator weed (Alternanthera philoxeroides) is a worldwide noxious invasive plant and has invaded heavily in Nansi Lake wetland. This study plans to use field community investigation to reveal the ecological limiting factors of the dispersal and invasion of alligator weed in Nansi Lake wetland by analyzing the distribution dynamics of alligator weed before and after the water transfer; The greenhouse experiments will be conducted to reveal the effects of water level, nutrient level and the ratio of nitrogen to phosphorus, which simulate the changes of the ecological conditions in Nansi lake wetland caused by the water transfer project; And then, the results of field investigation and greenhouse experiments will be integrated to reveal the ecological effects of the water transfer project on the invasion of the invasive species and the related mechanisms. The study will not only help to understand the invasion mechanisms and the effects of water transfer project on the invasive plant alligator weed, but also will have important implications in controlling invasive alligator weed and for ecological safety of the water transfer project in Nansi Lake wetland.

南水北调工程是为解决我国北方地区严重缺水而实施的国家战略工程，其中东线工程将南四湖作为重要调蓄湖泊并将于2013年建成通水。调水工程将对南四湖湿地的生态环境和种间关系带来深刻影响，并可能加剧外来物种的生物入侵。水花生(Alternanthera philoxeroides)是世界性的恶性入侵植物，已经在南四湖湿地造成严重入侵并可能进一步扩散。本研究以水花生为研究对象，通过野外群落调查，结合前期调查数据，比较分析调水前后水花生的分布动态，揭示其在南四湖湿地扩散和入侵的生态限制因子；通过温室实验模拟研究调水工程可能引起的环境变化(水位、养分总量和氮磷比等)对水花生与本地植物竞争关系的影响；将野外群落研究与温室实验结合，最终揭示调水工程对水花生的生态影响及机制。本研究不但对理解调水工程对入侵植物的影响和植物入侵机制具有重要理论意义，而且能为南四湖湿地的水花生防治和调水工程的生态安全提供科学依据。

南水北调工程是为解决我国北方地区严重缺水而实施的国家战略工程，其中东线工程将南四湖作为重要调蓄湖泊。调水工程将对南四湖湿地的生态环境和种间关系带来深刻影响，并可能加剧外来物种的入侵。水花生(Alternanthera philoxeroides)是世界性的恶性入侵植物，已经在南四湖湿地造成严重入侵并可能进一步扩散。本研究以水花生为研究对象，通过温室实验模拟研究调水工程可能引起的环境因子(水位、养分总量和氮磷比等)变化对水花生与本地植物竞争关系的影响；通过野外群落调查，揭示其在南四湖湿地扩散和入侵的生态限制因子。通过温室实验和野外调查结合，揭示调水工程对水花生的生态影响及机制。. 通过温室控制实验研究水花生对的养分和水位变化的响应，得出以下结论：(1)养分含量才是水花生相对优势大小的决定因素，高养分条件更有利于水花生的入侵，而氮磷比对水花生优势度的影响则相对较小，仅在某些养分水平下才发挥作用。(2)水淹会抑制水花生的生长，而水中养分的大量添加会在一定程度上缓解水淹的负面影响，而水质变好则对水花生入侵具有一定抑制作用。（3）重复性的水位波动会缓解水淹对水花生的胁迫作用，并且波动越剧烈，缓解作用越显著。通过野外群路调查，掌握了水花生在南四湖湿地的分布格局及变化规律，并分析影响分布的生态因子，得出以下结论：（1）南水北调可以使水位增高，水花生的长势会因水流和水位的变化而受到一定的抑制。（2）水花生盖度与河流有机碳水平成正相关关系，与土壤pH值和植物根碳氮比成负相关关系，入侵程度较高的河流中有机碳的含量要高于入侵程度低的河流，但在同一入侵程度的河流中，入侵点与非入侵点相比，其中的有机碳含量并没有显著差别。本研究揭示了水花生在不同条件下的生长策略和快速响应环境变化的能力，以及影响其分布的生态因子，研究结果不但对理解调水工程对入侵植物的影响和植物入侵机制具有重要理论意义，而且为南四湖湿地的水花生防治和调水工程的生态安全提供科学依据。