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入侵力与可入侵性的变化生态系统工程影响植物—微生物—土壤反馈的效应
  • 项目名称:入侵力与可入侵性的变化生态系统工程影响植物—微生物—土壤反馈的效应
  • 项目类别:青年科学基金项目
  • 批准号:31100301
  • 申请代码:C030401
  • 项目来源:国家自然科学基金
  • 研究期限:2012-01-01-2014-12-31
  • 项目负责人:唐龙
  • 依托单位:西安交通大学
  • 批准年度:2011
中文摘要:

植物-微生物-土壤反馈关系是植物表现、群落组成的基础,而作为中心环节的微生物,其功能具有生境依赖性。许多入侵生物是典型的生态系统工程师,因而很有可能通过改变生境的物理性质,影响引入地土壤微生物的组成与活性,导致该反馈关系的变化,并因此改变入侵力与可入侵性。本研究将以入侵植物加拿大一枝黄花为对象,揭示其生态系统工程是否会改变微生物的生境,进而影响腐殖质分解与硝化速率、及根际真菌(AM)的群落组成,并因此引起植物根际环境的进一步变化,包括氮素存在形式与浓度、根际真菌侵染率等,从而最终影响入侵植物与其主要土著竞争者的生长表现与种群动态。本项目以期通过这一系列研究,促进对植物功能多样性的认识,并区分生物地化循环、互利共生者在植物表现中的作用与相对重要性,进而为深入植物-微生物-土壤反馈关系形成与发展的原因提供帮助,同时为入侵区域恢复过程中生境的调控提供依据。

结论摘要:

生物入侵被认为是当前最棘手的三大环境问题之一。本项目的研究涵盖了生物入侵的四方面内容外来植物入侵力,土著群落可入侵性、入侵的动态与后果,入侵管理。具体为(1)我们采用空间代替时间序列法,研究互花米草16年的入侵历史,结果发现入侵植物互花米草具有显著的生态系统工程效应。该入侵植物通过促进淤积而抬升土壤高程,导致潮汐浸没时间减少,限制了营养输入、并降低了土壤水分含量从而提高了盐胁迫;同时,互花米草积累了大量直立凋落物从而减少光照强度。这些生境的变化,抑制了该植物的生长。由此可见,入侵植物通过生态系统工程对生境的影响,将对其表现具有负效应。(2)具有耐受非资源胁迫生理机制的外来植物,生长与繁殖更好,竞争排斥土著种能力在胁迫生境中更强。入侵植物互花米草可同时进行乙醇和乳酸发酵,所以在潮滩等氧胁迫生境条件下的代谢活性较高,生长不受限制;同时,互花米草在较大的环境梯度内维持高的生长速度;相反,土著种芦苇的生长速率随着盐度的升高而降低。因而,当盐胁迫达到某阈值(8‰),互花米草的生长速度将超过不断下降的芦苇的生长速率,从而具有更大的资源捕获率而获得竞争优势,并且这种优势随着盐度的升高和时间而增加。(3)生理特征限制了土著种对非资源胁迫高的生境的占据,致使这类生境具有未被利用的资源,支持生态幅宽的外来植物爆发;遥感监测与田间连续调查发现,芦苇等土著植物不能利用靠海的滩涂,然而,入侵种互花米草可以很快占据;并且,非资源胁迫越高,土著建群种被竞争取代的越快,群落演替至入侵阶段的时间越短。实验证明,移栽进芦苇群落的互花米草,在高盐度区域很快取代芦苇。(4)依据干扰理论构建入侵区域的生境—专性管理体系,有利于全面理解影响管理效率的因素及其效应,进而强化效果、降低成本。根据干扰理论,入侵植物体系应具有6个属性构成,包括类型、时令、频次、程度、强度、面积。建议采取2因素试验,寻找各属性的有效水平。这些结果以论文的形式表现,已发表SCI源期刊论文4篇,中文核心期刊2篇。 需要说明的是,项目在执行过程中,将研究对象由一个扩大至两个,以更深刻的理解外来植物的入侵力、群落可入侵性及其变化。原计划中以入侵植物加拿大一枝黄花为对象的内容,其结果正在进一步整理中,将以文章的形式逐步上传基金委成果网。


成果综合统计
成果类型
数量
  • 期刊论文
  • 会议论文
  • 专利
  • 获奖
  • 著作
  • 6
  • 0
  • 0
  • 0
  • 0
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