土著种对入侵种加拿大一枝黄花的有利作用及其效应研究

China is heavily invaded by an array of exotic plants, so to realize the invasion reasons and consequently control invasive plants effectively is now an urgent task. This study used invasive Solidago Canadensis as the model plant to experimentally examine the positive effects of native plants on these two invaders. We will test the influences of the species and density of native plants on individual fitness, population distributions and growth rates of the invasive plants, the resources availability and non-resource levels, as well as these influences change over time. Our aim to determine the characters of facilitative natives, the effect of facilitation and the influences of environments conditions on the size of this effects, as well as mechanisms of facilitation in invasive successions, and thus to indicate the obstacles and overcoming in establishment and colonization of alien plant. Based on these, the results can contribute to the distribution, abundance and coexistence of plants, and the inclusion of facilitation into the theory, models and paradigms of population and community ecology which can alter many basic predictions.

我国植物入侵的态势严峻，理解入侵机制进而探索如何降低群落可入侵性，是生态学家的主要任务之一。项目将从土著种对外来种的有利作用及其在植物入侵演替中的影响，分析入侵成功的原因。为此，项目以入侵种加拿大一枝黄花为对象，采用空间格局调查与受控实验的方法，揭示土著植物对该入侵植物的各类有利作用，包括非资源环境胁迫的缓解，资源有效性的提高、啃食的保护、传粉者的吸引以及繁殖体的富集；同时，总结每类作用主要提供者的生物学特征；并且，指明每类作用在加拿大一枝黄花个体生长和适合度、种群繁殖与增长中的主效应和交互效应。项目以有利作用为核心揭示外来植物定植、建群与扩张等入侵过程中的障碍及其克服，从而显著区别于以往强调种间负相互作用的入侵生态学研究；并因此可从弱化土著种对入侵种有利作用的角度，探索提高入侵预警准确性、防控效率的方法，还能够将正相互作用纳入以负相互作用为基础的群落模型中，以促进对植物分布与表现的理解。

阐明入侵成功机制，为降低入侵风险、控制入侵扩散以及治理入侵植物提供理论支持，保障我国生态安全，是生态学家的重要任务。项目按照计划内容实施，从土著伴生种对外来种加拿大一枝黄花的有利作用及其在入侵演替中的影响，分析入侵成功的原因。课题组沿经度布设了四个样地，分别在上海、南京、淮南和重庆4个地区。去除伴生种实验结果表明，土著伴生种对外来种加拿大一枝黄花的非资源环境胁迫缓解效应，资源有效性的提高效应，啃食的保护效应以及传粉者的吸引效应均不显著。具体表现为：不同地区间，土壤C、N、P含量和比值差异显著，但每个地区去除伴生种群落与对照群落之间的差异不显著；不同地区间，入侵植物加拿大一枝黄花密度、生物量、光合、蒸腾、气孔导度、以及根茎叶的生态化学计量，没有显著差异，并且每个地区去除伴生种后，加拿大一枝黄花表现显著加强，说明土著种对加拿大一支黄黄花的抑制作用；加拿大一枝黄花的消费者和传粉者，在每个地区去除伴生种群落与对照群落之间的差异不显著；在去除直立植株并且植株密度中等（艾）的土著种后，该入侵种的种子萌发率和幼苗成活率显著降低，说明这类土著种对加拿大一枝黄花的有利作用，对照的，其它形态土著种的去除并没有显著的有利效应。. 为了将陆生土著植物对入侵植物沿土壤营养梯度可能的有利作用，延伸到湿地土著植物对入侵植物沿土壤非资源胁迫梯度可能的有利作用，进而使得相关认知更为全面，项目实施过程中，开展了扩展研究，实验结果说明从种子萌发起直至花期结束，土著种芦苇与入侵种互花米草之间沿土壤盐度梯度没有显著的有利作用，替代地，是竞争抑制排斥作用，随着土壤盐度的增加，竞争优势从土著种芦苇转移至入侵种互花米草。. 综上，土著种对入侵种的有利作用存在于入侵种种子库形成与幼苗存活阶段，之后转为竞争排斥，因此，提高土著物种覆盖度是防控植物入侵的有效办法。