外来入侵动物在中国的分布格局及增长预测

通过调研期刊、专著和数据库等资料,并结合实际调查,首先获知中国27个省(区)入侵动物数量及贸易数据,然后分析其进出口总额与外来入侵动物数量的相关性,筛选出拟合度最佳的模型作为预测模型,并采用S型曲线对各省(区)2018—2021年进出口总额进行模拟,最后基于模拟结果预测各省(区)外来入侵动物的数量,获知各省(区)外来入侵动物的数量增加量.结果表明:1)中国外来入侵动物数量随着贸易量的不断增加也在迅速增长,至2018年底已有260种,其中96%是由贸易有意和无意引入的;外来入侵动物的分布呈现东部和南部省(区)高,而西部和北部省(区)低的空间格局.2)中国进出口额累积量与外来入侵动物数量之间存在相关关系,曲线估计结果为对数模型拟合效果最佳.3)预测结果表明中国在未来仍面临大规模的外来动物入侵风险.截至2021年,安徽、福建、广东、广西、贵州、海南、河南、湖北、湖南、陕西、四川和云南12省(区)入侵种增量最高,将高于20种,而青海、甘肃、西藏、新疆和宁夏5省(区)入侵种增量将低于10种,并且入侵热点地区呈现出由南方及沿海地区向中部地区扩散的趋势.

黄顶菊入侵不同时间对土壤微生物功能的影响

通过同质园试验,采用Biolog技术比较黄顶菊(Flaveria bidentis)定植不同时间(5年、7年、9年)其与狗尾草根际土壤微生物对碳源的利用能力,分析其功能多样性的变化.结果表明:定植不同时间,黄顶菊与本地植物狗尾草混合种植小区(简称F+S处理)的平均颜色变化率都高于黄顶菊单一种植小区(简称F处理);与其他处理相比,F+S处理的均匀度指数U较高;随着定植时间的延长,F+S处理的均匀度指数U显著增加;F处理的优势度指数D显著增加,其均匀度指数U逐渐下降,并在定植9年时显著小于狗尾草单一种植小区(简称S处理);与其他处理相比,F+S处理促进了土壤微生物对脂类、糖类和氨基酸的吸收,与定植5年和7年相比,定植9年F+S处理的土壤微生物对脂类的利用能力显著提高,对糖类利用能力显著降低.由此可知,黄顶菊入侵后定植不同时间对土壤微生物的功能产生了影响.因此,探究外来植物根际土壤微生物功能随时间变化的一般规律,有助于进一步揭示外来植物的入侵机制.

中国外来生物入侵与社会经济因素多元回归分析

为了探究外来生物入侵数量变化与各种经济因素的关系,本研究基于2001、2005、2009、2013和2017年5个时间节点中国27个省区外来生物密度、以及贸易进口总额、旅游人数、铁路里程、公路里程、内河航道里程等经济因素,采用多元线性回归模型分析了影响外来物种入侵的主要经济因素,并定量分析各因素的影响程度。结果表明外来物种的入侵与经济发展水平密切相关,在不同时间节点影响入侵生物密度的经济因素不同:5个时间节点中铁路里程对外来物种密度均有影响,旅游人数对外来物种密度的影响都较大,2001年、2005年、2009年和2017游旅人数是影响外来物种密度的重要因素,人们无意或有意携带的外来物种随着旅途扩散到其他地方,2013年贸易进口总额所占比重较大,回归分析表明进口贸易与外来物种的入侵密切相关。最后,基于区域可持续发展的理念与战略,提出防控外来物种的建议。

贸易视角下中国外来植物的变化及其增长预测

自改革开放以来,我国在整个世界经济体系中已经取得举足轻重的地位,与世界各国的经贸往来愈发频繁,伴随而来的植物入侵对我国的自然、社会和经济造成了极大的负面影响。有效管理植物入侵已然成为我国亟待解决的一个难题。本研究通过调研期刊、专著和数据库等资料,以我国各省已有外来植物数量及贸易相关数据为基础,首先分析我国各省区进口总额与外来入侵植物数量的相关性,然后采用S型曲线对各省2018年至2021年进口总额进行模拟,最后基于模拟结果预测各省外来植物的数量,并对各省外来植物种类的增加量进行预测。结果表明:自改革开放以来,我国外来植物种类随着贸易量的不断增加也在迅速增长,至2017年底已有562种,其中有意传入占比为65%,无意传入占比为33%,自然入侵仅占2%;外来植物的分布呈现由沿海向内陆依次递减的趋势。预测结果表明我国在未来仍面临大规模的外来植物入侵风险。截至2021年,广西、云南、浙江、福建、广东、海南、河南、湖南、陕西、四川、江西、安徽、黑龙江等13省及自治区外来种增量最高,将高于19种,而青海、甘肃、山西、宁夏等4省及自治区外来种增量将低于10种;并且入侵热点地区呈现出由南方及沿海地区向中部地区扩散的趋势。

入侵植物与本地植物互作对丛枝菌根真菌AMF侵染率的影响

外来植物成功入侵与菌根共生体存在着密不可分的关系,丛枝菌根真菌(AMF)侵染率是反映其侵染植物情况的重要指标,影响侵染率的因素很多,但是入侵植物与本地植物互作对AMF侵染率的影响目前还不清楚。因此,本研究以外来入侵植物黄顶菊Flaveria bidentis、豚草Ambrosia artemisiifolia、三叶鬼针草Bidens pilosa和本地植物狗尾草Setaria viridis、黄香草木犀Melilotus officinalis、藜Chenopodium album为研究对象,设置入侵植物单种处理、本地植物单种处理、每种入侵植物分别与本地植物两两混种处理以及每种入侵植物同时与所有本地植物混种处理,观察测定不同处理下入侵植物与本地植物根系丛枝、泡囊、菌丝及总侵染率,比较研究本地植物种类变化对入侵植物和本地植物根系AMF侵染率的影响,以及3种入侵菊科植物对本地植物AMF侵染率的影响规律是否一致。结果表明,与入侵植物单种相比,除豚草与藜、豚草同时与3种本地植物混种两个处理中,豚草根系的AMF菌丝及总侵染率显著增加外,其余所有处理中入侵植物总侵染率均无显著差异;与狗尾草或黄香草木犀单种相比,每种入侵植物同时与所有本地植物混种处理中,本地植物狗尾草和黄香草木犀根系上的AMF菌丝及总侵染率均显著降低,即随本地植物种类数目的增加,对本地植物根系的菌丝及总侵染率存在显著抑制作用,而对入侵植物无显著影响。

入侵豚草与本地植物竞争对丛枝菌根真菌多样性的影响

外来植物入侵常引起入侵地丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)多样性的变化,但AMF多样性的变化与入侵域本地植物种类相关性目前尚不清楚。本研究采用野外同质园试验研究豚草与不同本地植物竞争时对AMF多样性的影响。本试验共设入侵豚草单种、本地植物狗尾草Setaria viridis单种、藜Chenopodium album单种、黄香草木犀Melilotus officinalis单种、豚草和狗尾草混种、豚草和藜混种、豚草和黄香草木犀混种以及裸土(无任何植物生长)对照8个处理。采集根区土样后分离、鉴定AMF,分析植株生物量和AMF物种多样性变化间的关系。结果表明,对豚草而言,单种处理中生物量均高于混种处理;豚草分别与3种本地植物竞争时,与黄香草木犀混种中豚草竞争能力最强,而与藜混种中竞争能力最弱。豚草分别与3种本地植物混种时土壤中AMF种丰度和香农-威纳指数分别显著高于豚草单种和本地植物单种,其中豚草与藜混种中AMF的种丰度和香农-威纳指数最高,与狗尾草混种中AMF的种丰度和香农-威纳指数最低,而豚草分别与3种本地植物混种处理中孢子密度显著低于本地植物单种(豚草与黄香草木犀混种除外)。豚草单种、狗尾草单种、藜单种、豚草分别与狗尾草和藜混种4个处理中AMF优势种均为网状球囊霉Glomus reticulatum和缩隔球囊霉Septoglomus constrictum;黄香草木犀单种中优势种是网状球囊霉、缩隔球囊霉和根内根孢囊霉Rhizophagus Intraradices,豚草与黄香草木犀混种中优势种是网状球囊霉和根内根孢囊霉;狗尾草单种、豚草与狗尾草混种和豚草与藜混种3个处理的特有种分别是木薯根孢囊霉Rhizoglomus manihotis、近明球囊霉Claroideoglomus claroideum和美丽盾巨孢囊霉Scutellospora calospora。狗尾草单种生物量与孢子密度呈显著正相关,豚草与狗尾草混种中豚草的生物量与均匀度呈显著负相关,豚草与黄香草木犀混种中豚草的生物量与孢子密度呈显著正相关,与香农威纳指数呈显著负相关。综上可知,豚草与本地植物竞争对AMF多样性的影响具有异质性,这与本地植物种类密切相关。