模拟增温对菊科2种入侵植物繁殖生态学及光合特性的影响

【摘要】以全球气候变暖为主要特征的全球气候变化正在并持续对全球的生态系统及生物多样性带来负面或潜在的影响,成为人类生存和社会可持续发展所面临的严峻挑战,引发了人类社会的广泛关注。全球气候变暖和生物入侵是影响生物多样性和生态系统功能的2个重要因素。本文以菊科入侵植物加拿大一枝黄花(S.Canadensis)、大狼把草(B.frondosa)和土著植物多裂翅果菊(P.laciniata)为研究对象,采用开顶式增温生长室模拟增温方法,研究了温度升高对菊科入侵种和土著种的生长特征、生物量分配、开花物候和光合特性,以及对入侵植物入侵性的影响,以期为外来入侵植物的管理和防控提供理论和实践依据,主要研究结论如下：1)模拟增温处理对入侵植物和土著植物的生长、物质积累及其其分配具有显著影响,增温处理对3种植物的生长均有显著影响。与对照相比,增温处理下加拿大一枝黄花、大狼把草和多裂翅果菊的株高生长分别显著增加了10.71%、12.51%和8.44%。增温后,入侵植物加拿大一枝黄花、大狼把草的叶片数量显著下降,但多裂翅果菊的叶片数量无显著变化。模拟增温对3种植物生物量分配均有影响,但在物种之间存在差异。其中,增温显著增加了加拿大一枝黄花的根、茎生物量和总生物量,降低了叶生物量,对、花序生物量无显著影响,且使其生物量显著增加了向根和茎器官的投入而降低向叶的生物量分配,增加了根叶比。模拟增温显著增加了大狼把草茎、花序、总生物量,降低了叶生物量,对根生物量无显著影响,同时生物量分配格局改变,使其生物量显著增加了向茎和花序器官的投入而降低了叶生物量,增加根叶比。增温显著促进了土著种多裂翅果菊生物量分配到茎器官的生物量增加,但降低了分配到根和花序的生物量,降低了根冠比。增温显著促进了3种植物株高的生长,其响应表现为大狼把草>加拿大一枝黄花>多裂翅果菊,与土著种相比,增温更有利于外来入侵植物的生物量累积,其生物量分配模式都更有利于其入侵。2)温度升高使入侵植物加拿大一枝黄花的始花期、开花高峰期显著提前,终花期推迟,从而延长了其花期持续时间,显著增加了其开花同步性指数,种子千粒重和萌发率,但对花序数、相对开花强度和种子大小无显著影响。增温使入侵植物大狼把草极显著提前了始花期、显著提前开花高峰期,但对其终花期无显著影响,也延长了花期持续时间,开花同步性指数和花序数也显著增加,同时增加了其种子大小及质量,而对相对开花强度则无显著影响；但模拟增温未能使土著植物多裂翅果菊的始花期显著提前,却显著提前开花高峰日和终花期,缩短了花期持续时间,降低了开花同步性指数和花序数,对相对开花强度,种子千粒重与萌发率均无显著影响。这表明,与土著植物相比,增温增加了其繁殖方面的投资,增强了对环境的适应能力,提高了延续后代的能力,因此增强了其入侵性。3)增温处理下,入侵种加拿大一枝黄花的最大净光合速率(Pmax)显著升高,净光合速率曲线随着光照强度增加也不断增加,除了光补偿点较对照下降了19.83%外,光响应曲线的初始斜率(50%)、饱和光强(24.25%)、叶绿素a(46.8%)、叶绿素b(45%)和总叶绿素含量(46.5%)均较高于对照,但无显著差异；增温使入侵种大狼把草的最大净光合速率、饱和光强和光响应曲线的初始斜率较对照分别增加了9.02%,17.31%和50%,光补偿点较对照下降了7.58%,但均差异不显著(P>0.05)。使其的叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量分别增加了13.08%、6.5%、13.77%,但均无显著差异。而土著植物多裂翅果菊的最大净光合速率(Pmax)显著下降,光响应曲线的初始斜率较对照分别下降了33.33%,光补偿点较对照增加16.24%,但差异不显著(P>0.05),饱和光强亦无显著影响,叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量均较低于对照,其中总叶绿素含量显著降低。由此可知,与土著植物多裂翅果菊和入侵植物大狼把草相比,增温对加拿大一枝黄花光能利用能力促进作用最强。总之,增温使入侵种加拿大一枝黄花和大狼把草均促进了植株生长和生物量的累积,通过提前花期,延长花期持续时间,集中开花和增加种子的投资,从而增加了繁殖投资,且对生物量分配投资优化配置来适应气温升高,提高了其适应性和入侵性,同时,增温还增强了入侵种加拿大一枝黄花的光能利用效率,这也进一步增强其入侵性。与土著种相比,入侵植物对温度升高具有更强烈的响应将可能进一步加剧其入侵,我们预测未来气候变暖的情况下,加拿大一枝黄花和大狼把草的入侵性可能会增强,入侵所造成的危害会增加。
【作者】张斯斯；
【导师】肖宜安；邓洪平；周兵；
【作者基本信息】西南大学，植物学，2014，硕士
【关键词】模拟增温；生长特性；开花物候；光合特性；加拿大一枝黄花；大狼把草；多裂翅果菊；

【参考文献】
[1]罗茂群.虚拟社区中口碑影响力的影响因素及其传导机制研究[D].浙江大学,2010.
[2]王蓉,高立群,柴玉华,杨姝.一种多聚焦图像融合方法[J].控制与决策,2005,11:58-62.
[3]卜辉娟.新型1，5-苯并硫氮杂卓衍生物的合成、抑菌活性及构效关系研究[D].河北师范大学,有机化学,2013,硕士.
[4]陈媛婧.悬浮吸收层的MEMS热电堆红外传感器的结构设计及制备方法研究[D].中北大学,电路与系统,2014,硕士.
[5]唐功友,刘鹏,谢楠.具有持续扰动的时滞系统前馈-反馈最优控制[J].控制与决策,2005,05:505-510+515.
[6]王斌.集体土地所有权制度的改革[D].西南政法大学,民商法学,2012,硕士.
[7]刘志丹.河南省农业产业化发展现状及对策探究[D].河南农业大学,农业科技组织与服务,2012,硕士.
[8]张永芬.建设银行发展中间业务措施研究[D].重庆大学,2003.
[9]马明月.2013年河北水利科学研究院口译实践报告[D].河北师范大学,翻译,2014,硕士.
[10]严玲洁.李翊云小说中的“现代中国”及其西方接受[D].华东师范大学,比较文学与世界文学,2013,硕士.
[11]李贞.企业对员工的社会责任与员工敬业度的关系研究[D].浙江财经学院,企业管理,2012,硕士.
[12]张碧梧.高炉料面分布的测量[J].冶金自动化,1985,05:17-22+63.
[13]任占峰.振动筛防爆变频控制研究[D].北方工业大学,控制工程,2014,硕士.
[14]赵鹏.我国体育法律制度研究[D].吉林大学,法律,2012,硕士.
[15]焦丰.A物流配送中心业务流程分析与优化研究[D].大连海事大学,物流工程,2014,硕士.
[16]董玮.离心泵泵腔内液体流动特性的研究[D].兰州理工大学,流体机械及工程,2014,硕士.
[17]彭学杰.论我国资源型城市转型发展中的问题与对策[D].沈阳师范大学,马克思主义基本原理,2014,硕士.
[18]郭守运.怀旧：迷醉与回归[D].华南师范大学,美学,2004,硕士.
[19]张瑛洁,刘强.硅藻土负载型与改性纳米TiO_2的研究进展[J].硅酸盐通报,2015,03:744-748.
[20]俞显琴.教育技术与大学英语课程整合的评估研究[D].南京航空航天大学,英语课程与教学论,2013,硕士.
[21]谷伟阳.山东省生产性服务业集聚及对制造业作用的实证研究[D].河北经贸大学,区域经济学,2014,硕士.
[22]刘伟.光敏剂喜泊分对H_(22)肝癌小鼠移植瘤的放射增敏作用及其机制研究[D].河北医科大学,肿瘤学,2014,硕士.
[23]许善祥.基于生长模型的温室番茄栽培管理专家系统研究[D].浙江大学,农业机械化工程,2003,硕士.
[24]王恩乐.铸造铝合金筒形件强旋热塑性变形行为研究[D].南昌航空大学,材料加工工程,2013,硕士.
[25]陈亮军.竞技舞龙运动员的体能训练[D].湖南师范大学,运动训练（专业学位）,2013,硕士.
[26]程仁琪,郑云章.TMQ-1系列程控企业通信机的组网方案[J].电信工程技术与标准化.1993(01)
[27]陆静.我国安乐死法律问题的研究[D].安徽大学,法律,2012,硕士.
[28]陈少风.信息技术与小学英语口语教学的整合模式及策略研究[D].东北师范大学,现代教育技术,2012,硕士.
[29]王黎明.基于VTS雷达目标的IMM算法研究与实现[D].大连海事大学,电子与通信工程,2013,硕士.
[30]张强.铂基复合催化剂的制备及电催化性能研究[D].苏州大学,物理化学,2014,硕士.
[31]董兴强.ω-3脂肪酸对大鼠肠缺血再灌注损伤的保护作用[D].苏州大学,儿科学（专业学位）,2013,硕士.
[32]侯丽丽,刘长生.煤气脱硫工艺参数检测与控制[J].冶金自动化,2003,03:28-30.
[33]汪蓓.“把”字句的核心语义及其对外汉语教学[D].华中科技大学,汉语国际教育,2013,硕士.
[34]刘杰.多弹种快速供弹系统结构设计与分析[D].中北大学,火炮、自动武器与弹药工程,2014,硕士.
[35]黄锋.低温下建筑室内热湿环境实验模拟与能耗监测分析研究[D].安徽建筑工业学院,结构工程,2012,硕士.
[36]李业丽,常桂然.基于Agent的知识发现模型的设计[J].计算机工程与应用,2001,04:80-82.
[37]程学传.所住村苗族人生礼仪研究[D].厦门大学,人类学,2014,硕士.
[38]吴姣姣.西安市农村中小学体育教师人力资源开发与管理的现状与对策研究[D].西安体育学院,体育人文社会学,2013,硕士.
[39]程元强.不同类型烟草光合特性及烤烟打顶后保护酶活性研究[D].江西农业大学,作物栽培学与耕作学,2012,硕士.
[40]王守道.足内缘动脉弓为蒂的足内侧岛状皮瓣应用解剖学[D].宁波大学,外科学,2014,硕士.
[41]孙中钱.基于P300和运动想象的脑机接口研究[D].山东大学,电路与系统,2013,硕士.
[42]郝莉莉.中国河南两个先天性白内障家系致病基因的突变筛查[D].郑州大学,眼科学,2013,硕士.
[43]浦碧雯.山东省农业面源污染现状与防治对策[D].山东大学,环境工程（专业学位）,2013,硕士.
[44]李征.纳米TiO_2的掺杂和修饰及其用于光动力治疗的机理研究[D].复旦大学,光学,2013,博士.
[45]单建新.W研究所绩效工资体系重建研究[D].中国地质大学（北京）,公共管理,2013,硕士.
[46]孙玉琦.一氧化氮生物硝化的菌群与净化过程研究[D].浙江工业大学,环境工程,2004,硕士.
[47]李文尔.测量和分析纤毛运动活动的新方法[D].中南民族大学,生物化学与分子生物学,2013,硕士.
[48]焦琨.碳纳米管增强镁基复合材料应力应变场的有限元数值模拟研究[D].兰州理工大学,2010.
[49]蒋宜宁.层次分析视角下的双边联盟解体根源探析[D].南京大学,外交学,2013,硕士.
[50]余洁.大型虚拟MIMO系统的性能分析[D].厦门大学,通信与信息系统,2014,硕士.