不同氮添加对入侵植物瘤突苍耳和本地近缘植物苍耳及两者杂交种的生长影响

土壤养分对外来植物入侵过程的影响是入侵生物学研究的一个热点,但土壤养分对入侵植物和本地植物杂交后代植株特性的影响鲜有报道。本研究采用盆栽实验,通过添加不同浓度的N,改变土壤养分,比较入侵植物瘤突苍耳和本地近缘植物苍耳及两者的杂交种(杂交瘤突苍耳和杂交苍耳)在植物形态、生物量及分配、植株生长和叶片光合特性等方面的差异,探讨这些差异与入侵性的关系。结果表明,氮添加显著提高了瘤突苍耳、苍耳和杂交种的茎粗、总叶面积、总生物量、根生物量、茎生物量、根生物量比和根冠比,显著降低了4种植株的叶根比;瘤突苍耳各指标随氮含量增加而变化明显,苍耳和杂交苍耳的茎生物量比和叶生物量比下降显著;瘤突苍耳的净同化速率在不同氮处理下均显著高于苍耳,但叶面积比均显著低于苍耳;杂交后代植株的相对生长速率、净同化速率和平均叶面积比在各氮处理间均高于各母本的后代植株,同时杂交瘤突苍耳植株的各生物量指标和生长指标均显著高于杂交苍耳植株。由此可见,1)当养分是限制条件时,入侵植物瘤突苍耳相对于本地植物苍耳将较多生物量分配到根系,这种分配策略反映入侵植物对低养分环境有较高的适应性;2)以瘤突苍耳为母本的杂交后代植株较以苍耳为母本的杂交后代植株具有较强生长能力和繁殖能力,可以进一步加强其入侵。

瘤突苍耳入侵的种子生态学机制

外来植物瘤突苍耳(Xanthium strumarium)已成为我国东北地区危害较重的入侵植物之一,为明确其是否能与本地同属近缘种苍耳(X.sibiricum)杂交,对两种植物及互交后的果实形态、种子的萌发特性进行了比较研究。结果表明,瘤突苍耳自交果实与互交(X.strumarium×X.sibiricum)果实的正面观面积、周长、长和宽、果实重量、萌发率及萌发速率均显著高于苍耳自交果实与互交(X.sibiricum×X.strumarium)果实(P<0.05)。瘤突苍耳互交(Xst♀×Xsi♂)果实长度、周长和刺长均大于瘤突苍耳自交果实(P<0.05),二者果实面积和宽度、果实百粒重、种子萌发率及萌发速率都无显著差异(P>0.05);苍耳自交果实和苍耳互交(Xsi♀×Xst♂)果实仅在果实宽度和种子萌发速率上有明显差异,苍耳互交(Xsi♀×Xst♂)果实宽度高于苍耳自交果实(P<0.05),种子萌发速率低于苍耳自交种子(P<0.05)。由此可见,瘤突苍耳与苍耳及互交后的果实特性具有明显差别,瘤突苍耳杂交后果实明显大于其母本瘤突苍耳,苍耳杂交后与其母本苍耳形态差异不大,表明瘤突苍耳杂交后生活能力增强,较其母本及本地种苍耳能更早占据生长空间与资源,从而提高其入侵能力。