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1、生态学原理开题报告《外来入侵草本植物（以薇甘菊为例）对草地生态系统碳循环的影响》姓名：刘雨婷年级：2013级学号：20130131944/5生态学原理开题报告1.研究背景与科学意义生态系统碳循环是生态系统进行物质循环的主要途径，生态系统功能最基本的组成部分,同时也是生物地球化学循环的核心。碳循环可以被简要地描述成以植物为核心,通过绿色植物的光合作用把大气中的CO2固定成有机物,并主要储存于植物、土壤中,同时通过植物的自养呼吸和土壤微生物的异养呼吸作用,重新向大气中释放C02,构成了大气—植物—土壤—大气之间的碳循环。生态系统碳循环的研究内容包括生态系统
2、碳库、生态系统碳流。生态系统碳库是指储存在植物、土壤和微生物等中的碳、氮量。生态系统碳是指碳在生态系统大气、植物、土壤等各成分之间的通量。表征碳流的过程有光合作用、生态系统净初级生产、凋落物分解作用、土壤的呼吸作用等。生物入侵是全球变化的重要组成部分,它不仅严重地威胁着入侵当地生态系统的完整性和生物多样性,而且潜在地改变被入侵地环境的生态系统。入侵植物对入侵地当地物种多样性、物理环境、经济、社会和生态系统过程产生一系列的影响。在植物入侵所造成的众多后果中,其对生态系统过程的影响可能最为深刻,这主要是因为入侵植物越过不可自然逾越的空间障碍后,在新的栖息地
3、呈爆发式地增长并且失去控制,取代入侵当地的植物,改变原来生态系统的结构和功能。在这个过程中，入侵植物的表型可塑性、适应性进化、天敌释放、种间互利或偏利共生和新化感作用等因素对入侵起到了关键作用。而本课题则以典型入侵物种薇甘菊为例，探究入侵物种对草地生态系统碳循环的影响。草地生态系统是自然生态系统的重要组成部分，对于维系生态平衡、地区经济（牧业）等均具有重要作用。通过研究入侵植物对草地生态系统碳循环影响，了解入侵植物对草地生态系统的影响过程，影响机理以及影响结果，有利于在接下来的研究中更好地找到对入侵植物的处理方案。能更好地在了解草地生态系统的基础上，对
4、草地生态系统进行维护。由于全球化的影响，生物入侵现象日益增多，也与越发常见，入侵植物是生物入侵中及其重要的一个方面，因此，研究入侵植物与草地生态系统的关系能跟好地解释生物入侵机制，从而更好地应对此类问题。2.研究现状与分析研究者主要认为入侵植物对生态系统碳循环的影响主要对碳流的影响以及对碳库的影响两个方面。由于入侵植物通常具有较强的光合作用和CO2的固定能力，在入侵地通常存在爆发式生长，目前的研究主要存在的一种观点是，入侵之后存在后的生态系统的碳固定能力增强，具有碳汇的功能。由于与本土植物相比,入侵植物常常表现出生长迅速、个体高大和种群密度高等特点,导
5、致入侵植物往4/5生态学原理开题报告往比本土植物具有更高的生物量，所以有观点认为：植物入侵使生态系统碳库有逐渐增大的趋势。在前人的研究成果中，我发现，不同的生态系统类型，不同的入侵植物种类对生态系统的碳循环都有不同的作用趋势。但是这些研究成果主要从以下几个方面研究入侵植物对生态系统碳循环的影响：2.1对碳失汇的影响2.1.1.入侵植物对生态系统中植物的光合速率及生长速率的影响光合作用是植物固定CO2的重要过程，也是生态系统发挥发挥其碳汇功能的重要来源。Baruch在比较夏威夷森林的入侵植物与本土植物光合作用速率的差异时发现,30种入侵植物的平均净光合作
6、用速率整体上显著地高于34种土著植物的净光合作用速率。所以,Barueh的研究解释了为什么入侵植物比土著植物生长得更快。2.1.2.入侵植物对生态系统中凋落物分解的影响Witkowski对南非海岸带湿地来自澳洲的两种入侵灌木柳叶相思与西澳海岸相思和土著植物进行了地表凋落物分解实验。其结果表明,柳叶相思的凋落物分解速率比本土植物来克斯泊木的高,而西澳海岸相思比土著植物西莲香杞的低。2.1.3.入侵植物对土壤呼吸的影响土壤呼吸是根系、微生物呼吸的总称,是生态系统碳失的重要途径。而smith研究木本植物入侵北美草原生态系统时,测定了入侵木本植物和土著草本植物
7、下的土壤呼吸速率。其结果表明,入侵木本植物下土壤的呼吸速率显著低于草地土壤的呼吸速率,这意味着外来木本植物的入侵减少了被入侵生态系统土壤的碳失。2.2对碳库的影响2.2.1入侵植物对植物碳库的影响Ehrenfeld对前人研究结果进行了综合分析。在Ehrenfeld分析中,20个植物入侵的案例中,有16个案例的入侵植物生物量显著地高于土著植物生物量,只有4个案例表现出入侵植物生物量低于土著植物生物量。所以,植物入侵对生态系统植物碳库的影响,总体来看呈增大的趋势。2.2.2入侵植物对凋落物碳库的影响虽然凋落物库大小还受分解速率的影响,但是植物入侵影响净初级
8、生产和生物量的大小,也同样会影响凋落物碳库大小。Witkowski的研究表明,在灌木柳叶相思和
