草本植物群落的抗入侵性:影响机制与设计策略

【目的】除草一直是园林草本植物群落管理的棘手问题,而提高群落的抗入侵性是降低除草成本的关键途径。群落抗入侵机制作为入侵生态学研究的核心内容,旨在揭示生态因子对群落抗入侵性的影响规律。受制于研究范式的差异,这些规律须经过设计应用转换,才能真正实现理论指导实践。【方法】通过文献分析,梳理群落抗入侵性影响机制,并从风景园林的视角提出群落抗入侵性提升策略。【结果】草本植物群落抗入侵性受生境、群落结构、群落组成和干扰等因素的综合影响,其中群落组成是主要影响要素;群落的抗入侵机制可通过生态学变量和设计变量的关联,转化为具体的生境营造、群落设计、建植途径和管理维护等提升抗入侵性的设计策略。【结论】生态学基础理论可以被转换为对设计具有指导意义的操作方法,关键在于找到生态变量与设计变量的关联,这也是实现生态学与风景园林交叉的“桥梁”之一。

群落多样性对群落可入侵性影响的研究进展

外来入侵植物(alien invasive plants, AIP)的成功入侵可能改变群落结构和群落可入侵性,并破坏本地植物群落生物多样性及其生态系统。群落多样性常用指标涵盖了物种多样性、功能多样性和谱系多样性等方面,而这些多样性指标与群落可入侵性存在复杂的相关性。群落可入侵性是评价群落对抗外来入侵物种能力的重要指标之一,其与群落多样性密切相关。如何准确理解群落多样性的变化对群落可入侵性的影响,是入侵生态学领域一个研究和争论的焦点问题。对现有的群落可入侵性相关性研究进行梳理,发现群落多样性对群落可入侵性的作用因生境和研究尺度的不同而异。过去的研究往往集中于单一多样性维度对群落可入侵性的作用,同时对不同群落可入侵评估方法的比较研究较少,且缺乏一个通用的群落可入侵性量化的指标。未来的研究需要更加深入地探讨多种多样性指数与群落可入侵性之间的相互作用,为理解外来入侵植物入侵机制提供科学基础。在构建生态管理和生物多样性保护策略框架时,群落多样性的考量至关重要。这不仅有助于加深对入侵生态学的认识,而且还能指引研究者实施更加有效的预防、监测和干预手段,从而在全球变化的背景下,保护和恢复生态系统的健康和完整性。

美国:入侵性病虫害威胁加州柑桔

美国加州农业部门面临着入侵性病虫害的重大威胁,特别是庭院种植的柑桔树。加州食品和农业部(CDFA)强调了针对此类威胁的认识和积极采取措施的重要性,特别是在今年4月份的入侵植物病虫害宣传月(IPPDAM)期间以及开展后续活动时都作了此类强调。

海南新记录植物及其香料价值和入侵性分析

本研究报道了1种可以做香料的海南菊科新记录植物——点叶菊(Porophyllum ruderale(Jacquin)Cassini),介绍其生物学性状、产地和分布等,评估其生态入侵风险,对其在作为香料植物的价值上进行分析,为海南省外来入侵物种的预防、控制及香料资源开发利用提供参考。

植物群落的生物多样性及其可入侵性关系的实验研究

生物入侵已经成为一个普遍性的环境问题 ,并为许多学者所关注。尽管一些理论研究和观察表明生物多样性丰富的群落不容易受到外来种的入侵 ,但后来有些实验研究并没能证实两者的负相关性 ,多样性 可入侵性假说仍然是入侵生态学领域争论比较多的一个焦点。人为构建不同物种多样性和物种功能群多样性 (C3 禾本科植物、C4植物、非禾本科草本植物和豆科植物 )梯度的小尺度群落 ,把其它影响可入侵性的外在因子和多样性效应隔离开来 ,研究入侵种喜旱莲子草 (Alternantheraphiloxeroides)在不同群落里的入侵过程来验证多样性 可入侵性及其相关假说。研究结果显示 ,物种功能群丰富的群落可入侵程度较低 ,功能群数目相同而物种多样性不同的群落可入侵性没有显著性差异 ,功能群特征不同的群落也表现出可入侵性的差异 ,生活史周期短的单一物种群落和有着生物固氮功能的豆科植物群落可入侵程度较高 ,与喜旱莲子草属于同一功能群且有着相似生态位的土著种莲子草(A .sessilis)对入侵的抵抗力最强。实验结果表明 ,物种多样性和群落可入侵性并没有很显著的负相关 ,而是与物种特性基础上的物种功能群多样性呈负相关 ,群落中留给入侵种生态位的机会很可能是决定群落可入侵性的一个关键因子。

一种约束工程设计问题的入侵性杂草优化算法(英文)

提出了一种新颖的求解约束问题的群智能优化算法.该算法模拟杂草克隆、占地生长与繁殖的自然行为,具有入侵性杂草的鲁棒性、适应性和随机性等特点,算法简单而有效,具有准确的全局搜索能力.结合罚函数方法将提出的算法应用于求解工程设计优化问题,实验结果及比较表明提出的算法获得了更优的结果,同时也显示了它在求解复杂工程设计优化问题时的全局寻优能力.进一步实验与统计分析了关于参数选择对算法性能的影响,得到了有利参数选择的结论.

外来入侵植物美洲商陆的繁殖生物学特性及其与入侵性的关系

美洲商陆（聊tolacca ameHcana）是一种我国广泛分布的商陆科入侵植物。通过实验观察和人工控制套袋等方法，对其开花动态、花部综合特征、繁育系统和种子萌发率等与繁殖相关的特性进行了研究，探讨了这些繁殖特性与入侵性的关系。结果表明，美洲商陆每年6—8月开花，单花序的花期为6～7d，单花的花期为2～4d。其花直径、雄蕊长、花柱长、柱头直径分别为（6．43±0．15）、（2．83±0．10）、（O．92±0．06）和（1．02±0．08）mln。套袋实验表明，美洲商陆自交亲和，自交结实率较高，为（93．33±1．92）％，而其同样存在异交结实现象，开花前去雄，不套袋，自然条件下其结实率为（42．22±2．22）％，其P／O值为372．37±31．24，杂交指数为3。综合套袋实验、P／O值及杂交指数，表明其繁育系统为兼性自交，有时需要传粉者。主要访花昆虫为蜜蜂科（Apidae）、胡蜂科（Vespidae）、麻蝇科（Sarcophagidae）和食蚜蝇科（Syrphidae）昆虫。种子千粒质量为6．43g，室内萌发率相对较低，但出苗整齐，寿命长。交配机制灵活、结实量大、种子寿命长、具有克隆繁殖等特性增强了美洲商陆的入侵性，是其入侵成功的重要因素。

菊科入侵植物三叶鬼针草的繁殖特征及其与入侵性的关系

三叶鬼针草(Bidens pilosa)是一种危害严重的菊科入侵植物。通过实验观察和人工控制套袋等方法,对其花序开花动态、花粉胚珠比(P/O)、自交亲和性、花粉活力、访花昆虫和种子(瘦果)的萌发率等与繁殖相关的特征进行了研究,探讨了这些繁殖特征与入侵性的关系。三叶鬼针草在10-11月开花,单个花序的花期约为5-6天。每小花的花柱基部有圆筒状的蜜腺环绕。单个花序内可自交亲和,自交结实率和花粉活力均较高,其P/O值为1754.12±29.87。主要访花者为灰蝶科(Lycaenidae)、粉蝶科(Pieridae)和茧蜂科(Braconidae)昆虫。三叶鬼针草所具有的灵活交配机制是其入侵成功的重要因素。此外,三叶鬼针草结实量大、种子产生迅速且适于传播,以及种子萌发范围广和短期快速萌发等特性也增强了其入侵性。

基于入侵性杂草克隆的图像聚类方法

针对原始谱聚类初始敏感的缺点,提出了一种新的基于入侵性杂草优化(IWO)的图像聚类方法(CIWO).该算法通过计算峰值信噪比(PSNR),动态确定图像聚类簇数的最优选择范围,采用最小量差、最小簇内距离、最大簇间距离重新构造了图像聚类质量的评价函数,通过模拟杂草克隆的自然行为对图像数据集的簇中心进行快速准确定位.将算法应用于几个基准测试图像,并通过聚类有效性准则与k-Means、FCM、PSO等方法进行比较,发现CIWO具有更稳定的图像聚类性能.实验结果也表明,所提出的算法可获得更优的图像聚类质量.

DNA C-值与被子植物入侵性关系的数据统计分析--以中国境内有分布的539种被子植物为例

统计了中国境内有分布的539种被子植物的DNA C-值,分析了它们在不同分类群、生活型、倍性、生活史类型以及在杂草和非杂草类群中的分布情况,主要结果如下:(1)539种被子植物DNA C-值平均为4.06 pg,其中木本植物的DNA C-值平均为1.84 pg,低于草本植物的平均值(5.02 pg);(2)双子叶植物(360种)的DNA C-值平均为2.20 pg,极明显地小于单子叶植物(179种)的平均值(7.80 pg);(3)1年生植物的DNA C-值平均为2.78 pg,明显小于多年植物的平均DNA C-值(6.65 pg);(4)134种杂草的DNA C-值平均为1.93 pg,明显小于非杂草草本植物的平均值(6.75 pg),含杂草较多的科,平均DNA C-值相对较小;(5)统计的47种入侵杂草的DNA C-值平均为1.76 pg,略小于134种杂草的平均DNA C-值(1.93 pg),极显著地小于非杂草性草本植物(6.75 pg);(6)以科为单位,不同科的DNA C-值存在着极大的差异;(7)DNA C-值与染色体倍性的关系并不明显,但是,随着倍性的增加,基因组变小;(8)在同一科、属中,与非杂草相比,典型杂草的DNA C-值往往偏小;(9)总体上杂草或杂草性强的植物,它们的DNAC-值比非杂草性植物的要小。但是,也还存在一些例外,例如野燕麦(Avena fatua)的DNAC-值就高达14.15 pg,而相反,十字花科和葫芦科的一些非杂草栽培植物,却具有很低的DNA C-值。结论:DNA C-值在预测外来物种的入侵性方面具有一定的应用价值,但是,由于在木本植物和草本植物之间、单子叶与双子叶植物之间、一年生和多年生植物之间,特别是在不同的科之间,植物的DNA C-值较明显的差异,因此,根据DNA C-值预测外来物种的入侵性,应该严格地限于同一科(或属)内的相关物种间的比较。

湿地中的植物入侵及湿地植物的入侵性

湿地享有“自然之肾”之称,但湿地生态系统正在受到严重的破坏,植物入侵已经成为干扰湿地生态系统的重要因素。同时湿地植物具有高度的入侵性,湿地和植物入侵都是现代生态学的研究热点。本文总结分析了湿地容易受到入侵的6种主要原因,包括湿地生境类型多样,分布广泛;湿地位置与植物扩散路线相关性;干扰;富营养化;湿地的脆弱性;外来种缺少天敌等。归纳了21种全球性主要湿地入侵植物种及其生态习性,并对湿地植物具有高度入侵性的共同特点以及解释湿地入侵现象的5种假说:天敌逃避说、宽耐受性假说、有效利用说、杂种优势说和异株克生说等作了综述分析。

湖南省4种新记录外来植物及其入侵性分析

报道了4种湖南新记录外来植物。它们是豆瓣菜(Nasturtium officinale R.Br.)、小花山桃草(Gaura parviflora Dougl.ex Lehm.)、粉绿狐尾藻(Myriophyllum aquaticum Verdcourt)和再力花(Thalia dealbata Fraser)。其中,小花山桃草为湖南新记录外来入侵植物,其余3种为湖南潜在的外来入侵植物。文中介绍了他们的生长习性、生物学特征,特别是繁殖特性,并通过分析其入侵性和扩散趋势,提出了相应的管理策略。

植物群落多样性与可入侵性关系研究进展

综述了植物群落的多样性和可入侵性关系的研究进展.对模型研究、观察性研究和实验性研究得出植物群落的多样性和可入侵性关系不同结论的原因进行了分析,并提出了该方面进一步研究的建议.模型研究的群落多样性形成机制单一、群落状态达到平衡、物种特征差异不明显等简化前提假设,削弱了其结论的可信性.观察性研究的尺度不同导致不同结论,在小尺度上的主要影响因素可能是群落内部的生物因素,但在较大尺度上很多外部因素共同影响多样性和可入侵性,会导致两者出现正相关.实验性研究通常是在小尺度下进行,排除了外部因素的干扰,但是在人工组建群落多样性梯度时,会出现取样效应、相同物种多样性的群落丰富度和密度不同等问题.未来研究应重点考虑的几个方面,即观察性研究与实验相结合,分析不同尺度上入侵的机理和过程;平衡实验设计,避免抽样效应等误来源;模型与实验设计相耦合.

底泥高磷浓度提高了喜旱莲子草的入侵性

植物通过改变自身的形态和生态生理特征对多变的环境因素做出响应,这种表型可塑性能增强外来物种的入侵能力。该文研究了入侵植物喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)对底泥磷浓度、植株密度以及二者间交互作用的可塑性响应,探讨可塑性是否能使其获得更高的入侵能力。结果表明:低密度×底泥高磷浓度处理条件下的叶重、茎重、总重、叶数、分枝数和茎长等明显高于低、中磷浓度处理;高密度×底泥高磷浓度条件下的叶数、茎长和比茎长的值最大;植株的含磷量随底泥磷浓度的升高显著增加,说明喜旱莲子草响应底泥磷浓度变化时改变了自身的形态与生态生理性状。泥底含磷量对叶重比、叶数、茎长、茎磷含量、叶磷含量和植株总含磷量的影响都达到显著水平(p<0.05);植株密度对茎重、比茎长、叶磷含量和植株总磷含量的影响达到显著水平(p<0.05)。与入侵能力相关的叶重比、叶数、茎长在底泥高磷浓度处理中显著增加,说明底泥的高磷浓度增强了喜旱莲子草的入侵能力。

转基因植物入侵性评价指标初探

从生态学 (种子水平和成体水平 )和生理生化 (酶表达、蛋白检测、光合能力等 )层次 ,探讨转基因植物 (GMP)可能形成入侵性的一些特性 ,尝试建立GMP入侵性的评价指标体系 ,为进行转基因植物的安全性评价提供借鉴。

植物性状与苏浙沪地区草本被子植物入侵性的关系

为了解我国苏浙沪地区入侵植物的性状分布特点并进一步探索性状与植物入侵性间的关系,以其境内1750种草本被子植物为研究对象,分别计测了23个与生态适应相关的性状,这些性状涉及繁殖及扩散机制、生活史长短、繁育系统、生活型、传粉方式、植株是否有毒有刺、适应的生境类型等。然后采用SPSS15.0统计软件,分别比较了23个性状分布在杂草与非杂草、外来入侵杂草与本地杂草、外来入侵杂草与外来非杂草间的差异性;并通过相关分析的方法分别研究了性状与入侵性间的相关性。结果表明,在该地区的草本被子植物中,杂草的性状分布特点与外来入侵种的性状分布特点相吻合;入侵性物种倾向于具有种子产量高,有性繁殖传播单元(种子或果实)个体小而常有粘液、刺或芒,花两性、风媒传粉,植株有毒、无营养繁殖器官、生活史短、寄生、植株直立、莲座状生活型、水生、旱生、湿生、阳生、不耐荫等性状;而植株有刺、中生等性状在入侵性植物中的比例较低。上述性状很可能对该地区的入侵性植物具有重要的生态适应意义,然而,在评估植物入侵性时,还应充分考虑到人的引种、栽培、防治偏好的影响。

华南地区3种具有不同入侵性的近缘植物对低温胁迫的敏感性

以五爪金龙(Ipomoea cairica(L.)Sweet,重度入侵植物)、裂叶牵牛(Ipomoea nil(L.)Choisy,轻度/非入侵植物)和三裂叶薯(Ipomoea triloba L.,非入侵植物)3种起源于热带美洲、且在华南地区具有不同入侵性的番薯属藤本植物作为研究对象,通过比较它们在低温胁迫下的生理响应探究3种植物对低温的敏感性与它们入侵性之间的关系。通过测定在不同温度(28、15、10℃)处理下植物的生物量、活性氧、渗透调节物质、根系活力、光合特征等生理指标发现,五爪金龙、裂叶牵牛及三裂叶薯均通过增加光合系统Ⅱ的热耗散、积累渗透调节物质以及增强根系活力来应对低温环境,但15℃的温度条件已经对3种植物形成较为强烈的胁迫作用,表现为H2O2和丙二醛的积累、光合系统Ⅱ受损、根部细胞死亡以及生物量、根长的极显著下降(P<0.01),证明3种植物对低温胁迫均具有较高的敏感性。综合比较3种植物各生理指标的响应幅度发现,它们对低温的耐受性表现为:五爪金龙>裂叶牵牛>三裂叶薯,这与它们在华南地区的入侵危害程度一致,暗示低温敏感性的差异可能是其入侵性差异的重要原因。结果表明,低温敏感性是影响外来植物入侵性和入侵区域的重要因素,五爪金龙较高的低温敏感性是限制其在华南以外地区形成入侵危害的重要原因。

基于入侵性野草优化算法的平面天线阵列的方向图综合

针对入侵性野草优化(invasive weed optimization,IWO)算法存在早熟收敛和陷入局部最优的问题,提出了一种混沌自适应IWO(chaotic adaptive IWO,CAIWO)算法,并将改进的算法应用于平面阵列天线的方向图综合问题。计算结果表明:该算法的优化结果均优于对比文献中的结果,更适合于阵列天线方向图综合问题。

外来红树植物拉关木入侵性研究

针对红树林湿地管理者和研究者中存在的对中国引入的外来红树植物拉关木(Laguncularia racemosa C.F.Gaertn.)是否具有入侵性的矛盾看法,对海南岛分布的拉关木进行了初步调查,并综述了已有的相关研究文献。拉关木在海南岛和华南地区的海岸湿地上生长良好,其植株生长旺盛,繁殖力强,并已自然扩散侵入海南乡土红树植物群落,具有潜在的生物入侵风险。提出对拉关木的潜在入侵性深入研究的几个重点问题,分别为拉关木与海南乡土红树植物的种间竞争机制,拉关木对乡土红树植物群落及其演替趋势的影响;拉关木繁殖体的自然扩散机制;拉关木种群遗传分化与环境适应机制,以期增进对拉关木潜在入侵性及其对海南乡土红树植物多样性潜在威胁的认识。