外来杂草小花山桃草种子休眠萌发特性

种子萌发和出苗是植物一生中对环境胁迫最为敏感的阶段,外来植物在这一时期对环境条件的适应能力是决定其入侵能力大小的关键因素之一。通过室内外试验研究了小花山桃草种子休眠特性以及贮藏时间、果皮、温度、p H值、水势、盐分和埋土深度对其种子萌发、幼苗生长和出苗的影响。结果表明:小花山桃草蒴果中4粒种子的大小差异显著(P<0.01),但它们的活力和萌发率差别不大,4粒种子活力均高达96%以上。休眠解除后,萌发率均高达98%以上;坚硬果皮的机械阻碍是引起种子休眠的主要原因;在室温储藏条件下,种子萌发率随贮藏时间的增加先增加后降低。贮藏1个月,萌发率提高到54%(贮藏前为0)。贮藏3—6个月时,萌发率达最大值(98.5%—99%)。贮藏1a后,萌发率和萌发速度显著下降,但萌发率仍高达90%以上;在室外,有10.5%的蒴果前两粒种子(果实柱头端)同时萌发出苗。室外埋藏1a后,蒴果中未萌发的3粒种子的发芽率分别为45.5%、90.5%和88.5%;小花山桃草种子萌发的温度范围为5—35℃,15—25℃最适于种子萌发,25℃最有利于幼苗生长;小花山桃草能忍受一定的盐胁迫和干旱胁迫,盐浓度和水势为0.15 mol/L和-0.5 MPa时,种子萌发率分别为33.5%和9%。种子萌发和幼苗生长最适宜的土壤含水量为50%;小花山桃草对p H值具有较广泛的适应性,在p H值为5—9范围内均可萌发;小花山桃草种子在土壤表面的出苗率为43%,埋土深度2 cm时,出苗率最高(89.5%),埋土深度大于10 cm时,不再出苗。小花山桃草种子休眠萌发特征以及出苗特点是其快速入侵的基础。研究结果为预测小花山桃草潜在分布范围以及提出科学合理的综合治理措施提供了理论依据。

小花山桃草营养器官解剖结构及其生态适应性研究

通过石蜡切片法对外来入侵植物小花山桃草进行解剖学方面的研究,旨在揭示其入侵和蔓延的结构基础。结果表明:小花山桃草根的次生结构中次生木质部所占比例较大,约占整个横切面的2/3,导管数量多,平均达138.25个,管腔大,管径为85.37μm;根和茎的木栓层均较发达,由6～7层扁平细胞组成;根和茎的次生韧皮部中存在大量含针晶细胞;小花山桃草的叶具典型的旱生植物叶片的结构特征:表皮为复表皮,上下表皮均有气孔分布,上表皮气孔密度为180mm-2,下表皮气孔密度为266mm-2;栅栏组织为双栅型,近轴面栅栏组织细胞2～3层,排列紧密而整齐,含叶绿体较多;叶片主脉木质部发达,由多列导管组成。上述特征说明小花山桃草的解剖结构对干旱生境有较强的适应性。

小花山桃草季节生长动态及入侵特性

2 0 0 1年在郑州黄河沿岸对外来植物小花山桃草 ( Gaura parviflora)的生物学特性、地上生物量动态进行了研究。结果表明 :1小花山桃草各构件的变化特征为 :茎高、叶数和花序数在 6月 2 5日都达到生长高峰 ,随后茎高、花序数继续增长 ,叶数迅速降低。2小花山桃草每株花序数为 1 0 .9枝。每个花序产 1 34.2 3朵小花 ,产 1 2 6.75粒种子 ,结实率为 94.43% ,不育率为 5 .5 7%。3小花山桃草单株地上生物量、叶生物量、茎生物量在 6月 2 5日达到最大 ,花序生物量在 7月 2 0日达到最大。在生长初期 ,小花山桃草占样方内所有植物生物量的 78% ,7月 2 0日达 1 0 0 %。4小花山桃草入侵可能与植株高大、幼苗期短、生长快以及具有较强的传播和繁殖能力有关。

小花山桃草水浸出液对作物种子萌发的影响

分别用小花山桃草不同器官的水浸出液处理萝卜、小麦和白菜种子,对种子的萌发和α-淀粉酶含量进行了观察和测定。结果表明:小花山桃草水浸出液对萝卜、小麦和白菜种子萌发具有抑制作用,浓度越高抑制作用越强;同一浓度不同器官的水浸出液对萝卜、小麦和白菜种子萌发具有不同的抑制作用;同一器官不同浓度的水浸出液对萝卜、小麦和白菜种子萌发亦具有不同的抑制作用。

外来杂草小花山桃草对干旱胁迫的生理响应

通过人工控制水分模拟干旱,研究了外来杂草小花山桃草在干旱胁迫条件下及复水后丙二醛(MDA)、脯氨酸和叶绿素含量及超氧化物歧化酶(SOD)活性的变化,旨在探讨其耐旱性的生理基础。结果表明,小花山桃草在干旱胁迫下可维持较高的SOD活性,较低的MDA积累速率,游离脯氨酸大量积累,总叶绿素含量小幅上升,叶绿素a/b比值先升后降,说明细胞膜系统受害较轻。复水后各指标接近正常水平,补偿效应显著,表明小花山桃草有较强的抗旱性和回复生长的能力。

不同生境小花山桃草自然种群表型变异与协变

小花山桃草自然种群的表型特征是其对自然生境适应的结果,不同生境种群间表型特征的比较可为揭示其表型变异产生的原因及变异规律提供重要线索。本研究以分布于不同生境的5个小花山桃草自然种群为研究对象,研究了16个表型性状的变化特点。研究结果表明,小花山桃草表型多样性较为丰富,表型性状的平均变异系数为36.30%。表型分化系数在26.85%～96.98%之间,平均为73.03%,表明种群间变异是小花山桃草表型变异的主要来源。不同性状对环境变化的反应不同,其中株高、茎粗、单株果数和比叶面积在种群内的差异不显著,而在种群间的差异达到极显著水平,表型分化系数达82%以上;节间距、叶宽、主根长、分枝数、果长和果宽在种群间和种群内的差异均达极显著水平;单果种子数和单果重在种群内和种群间的差异均不显著。株高、茎粗、叶长、叶宽、茎重、叶重、主根重和单株果数表现出一致的协变格局,生理功能性状之间的这种整合特性有助于小花山桃草适应多样的生境。聚类分析显示,5个种群可按生境条件的好坏分为两大类,进一步表明小花山桃草的表型特征受种群间环境条件（水、肥）强烈影响。绝大多数表型性状与生境因子存在显著或极显著的相关关系,但果实性状（包括果宽、单果重和单果种子数）与生境因子相关性低,进一步表明繁殖性状不易受环境条件影响。

入侵植物小花山桃草种群构件生物量结构及种子萌发特征

通过野外设置样方调查和室内萌发试验,研究小花山桃草种群各构件生物量的结构特征和它们之间的关系模型、繁殖分配以及种子萌发特点。结果表明:(1)小花山桃草根、茎、叶、花(果)序生物量与植株高度之间以及各构件生物量之间均呈正相关关系,可用幂函数模型或线性函数模型较好地表达;(2)各构件生物量在个体生物量中所占的比率表现为茎>花序>叶>根;(3)小花山桃草的繁殖投入和繁殖分配都随植株个体的增大而增加;(4)小花山桃草个体大小和繁殖投入之间为线性关系,而个体大小和繁殖分配之间为幂函数关系;(5)小花山桃草存在一个较小的繁殖阈值(0.6043g);(6)小花山桃草种子在有光照(12h)和黑暗条件下发芽率均可达到85%以上;未经贮藏的种子不萌发,低温沙藏(1～2℃)和室温干藏(14～32℃)一个半月种子萌发率分别可达92.5%和79%;低温沙藏时种子即可发芽,且发芽率可达61%。在研究地区,小花山桃草几乎整个生长季都可萌发,甚至初冬还有幼苗产生。小花山桃草构件生物量结构和繁殖分配特征、种子萌发特点等都有助于其入侵能力的提高,是其成功入侵我国的重要原因。

NaCl胁迫对小花山桃草生理特性的影响

以外来入侵植物小花山桃草为试验材料,研究了不同浓度(0、50、100mmol/L)NaCl胁迫对其超氧化物歧化酶(SOD)活性、叶绿素、脯氨酸和丙二醛(MDA)含量等的影响,探讨了这些生理指标的变化与小花山桃草耐盐性的关系。结果表明:随盐胁迫浓度的升高以及胁迫时间的延长,小花山桃草的超氧化物歧化酶(SOD)活性、叶绿素含量都有先升后降趋势;丙二醛(MDA)含量则先下降后上升;脯氨酸含量无明显变化。由此可知,短期低盐胁迫对小花山桃草生长有一定的促进作用,而在长时间胁迫条件下当盐分积累到一定程度后,小花山桃草生长受阻。这在一定程度上揭示了外来入侵植物小花山桃草抗逆性强的生理机制。

入侵植物小花山桃草开花特性与繁育系统

有性繁殖特征(如开花特性、繁育系统等)是影响外来植物成功入侵和扩张的重要因素,探明这些特征与入侵性的关系,有助于揭示其成功入侵的机制。本研究采用野外观察、杂交指数(OCI)估算以及人工授粉试验等方法,对外来入侵植物小花山桃草的开花特性和繁育系统进行研究。结果表明:小花山桃草种群的开花持续时间(花期)较短(3个多月),单花开花时间(花寿命)仅为40.46 h。虽然其花径仅为3.99 mm,但每个花序同时开花数达7朵以上,且种群中的个体常同步开花,呈现出“集中开花模式”。花粉与柱头活力的变化具有较高的同步性,柱头活力维持的时间比花粉长2 h。在初开期柱头与花药的位置邻近,到盛开期花柱下弯,柱头与花药拉开空间距离。盛开期后期,有多种传粉昆虫访花,主要传粉昆虫为西方蜜蜂和食蚜蝇,平均访花频率达9.8次·m^(-2)·h^(-1)。去雄自然授粉(虫媒或风媒)的结实率显著高于去雄套袋的结实率,去雄套网袋(排除虫媒)也能结实,表明其可能存在风媒与虫媒并存的混合传粉机制。花粉胚珠比值、杂交指数以及人工控制授粉试验结果表明,其交配系统为互补型混合交配系统。总之,较小的花径、较短的花期和花寿命,有利于小花山桃草将更多资源分配到植株的生长和种子的发育,总适合度提高。雌雄蕊空间位置的变化既可减少雌雄功能干扰,也为异花授粉提供了机会。而“集中开花模式”有助于吸引传粉昆虫。风媒与虫媒并存的混合传粉机制有助于保障异花授粉。自交异交互补的混合交配系统,可为繁殖成功提供双重保障。小花山桃草的这些繁殖特性对其成功入侵和扩散蔓延具有重要意义。