入侵种喜旱莲子草对土壤养分的表型可塑性反应

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1、许凯扬等：入侵种喜旱莲子草对土壤养分的表型可塑性反应725入侵种喜旱莲子草对土壤养分的表型可塑性反应许凯扬1,2，叶万辉1,*，李静1，李国民21.中国科学院华南植物园，广东广州510650；2.长沙理工大学，湖南长沙410076摘要：对外来入侵种喜旱莲子草（Alternantheraphiloxeroides(Mart.)Griseb.）在不同土壤氮养分处理中的表型可塑性反应进行了研究。结果表明：土壤中氮养分水平对喜旱莲子草克隆生长有显著影响，如分枝强度、茎节长度随氮含量升高均有不同程度的增加；氮养分最高的处理中根系生物量投资最小，而茎、叶生物量投资最大，对照处理中则

2、表现出根冠比最大。研究结果表明，在不同土壤养分条件下，喜旱莲子草不同表型结构有可能同时对环境选择作出反应，在种群生存与维持、生长、繁殖等功能方面实现种群个体各器官生物量投资的优化配置来适应多样化的环境，以增强其入侵能力。关键词：喜旱莲子草；表型可塑性；土壤养分；入侵中图分类号：Q948.15文献标识码：A文章编号：1672-2175（2005）05-0723-04许凯扬等：入侵种喜旱莲子草对土壤养分的表型可塑性反应725表型可塑性是物种在复杂环境中产生一系列不同的相对适合的表现型潜能[1-3]。Hutchings和Kroon认为植物克隆生长产生克隆植株构型及其可塑性是其

3、利用异质性资源的生态适应对策[4]。外来入侵种在不同生境中往往表现出形态和生理上的可塑性反应，在不同资源背景下的表型可塑性是其竞争力和入侵能力的一个外在特征体现[5-7]。表型可塑性可能在入侵物种的入侵成功和随后的扩散中起到了至关重要的作用[8]。但具有代表性的一些外来入侵种表型可塑性在时间和空间上资源量分配表现还知之甚少，目前还没有足够的实验证据能够证实这种资源分配是否能有利于入侵力的形成。喜旱莲子草又名空心莲子草、水花生，是苋科莲子草属的一种多年生宿根草本植物，原产于南美，现已遍布于南美、北美、澳洲、非洲和亚洲的许多水域和陆生生境[9-12]。20世纪30年代入侵我

4、国，在长江流域及南方各省大面积爆发，是一种全球性的恶性杂草，对农业生态系统及生物多样性构成了严重威胁。喜旱莲子草主要为无性繁殖，根、茎在适宜生境中极容易成活而繁育成新的植株，快速的生长速度及广泛的生态适应性使得喜旱莲子草极容易建成新的种群。本文以外来入侵种喜旱莲子草为对象，用实验生态学方法研究其在不同土壤养分资源环境中表型可塑性反应和生物量投资，探讨喜旱莲子草在异质性生境中的资源获取行为和生态适应对策。1材料与方法1.1试验材料试验材料取自广州华南植物园湿生型喜旱莲子草种群，从该种群剪取若干含一个茎节的喜旱莲子草无根茎段（顶芽下第6、7个茎节）作为繁殖体在1/2MSN培

5、养液中进行幼苗培养。1.2试验样地实验群落建立在南亚热带气候的广州。在实验地选取4个圆形水泥池用于本实验的开展，水泥池规格：内直径3m，高40cm，每个池留3个排水孔，各水泥池用长1.2m、宽50cm的装饰材料板均匀分隔成6个小区。每个水泥池填充土壤（该土壤有机质含量2.2％~2.09％，全N0.138％~0.142％；水解N102.10~103.30mg·kg-1，速效P18.61~18.78mg·kg-1，速效K133.80~134.92mg·kg-1，pH7.4），并作消毒处理；土壤相对较贫瘠。1.3试验处理培养基幼苗根长至3~4cm长时，选取植株大小、不定根长度

6、基本一致的喜旱莲子草幼苗于2003年8月25日分别移载到4个样地中，每个小区4株、组成一个种群。待幼苗完全成活并生长一段时间以后，对各样地小区进行施肥处理（2003年9月10日），所施氮肥为尿素，分4个梯度：高氮（100g·m-2），中氮（50g·m-2），低氮（25g·m-2），和对照（0g·m-2）。4个处理分别标记为HN、MN、LN和CN。施肥采用适量水溶解均匀喷施于各小区。每个处理6个重复，相同处理分别位于同一个水泥池中的6个小区。于2003年10月25日进行生长分析。10月30日许凯扬等：入侵种喜旱莲子草对土壤养分的表型可塑性反应725将植株收割，计算生殖比率

7、。生长分析测量株长（主轴）、分枝强度（数量）与节间长度（测量主茎顶芽以下第6茎节长度）。生殖比率主要计算以下参数：枝生物量比＝枝生物量/整株生物量；叶生物量比＝叶生物量/整株生物量；根生物量比＝根生物量/整株生物量；根冠比＝根生物量/地上生物量。各生物量以一个小区内4个基株发展而来的种群生物量计。应用统计分析软件SPSS（ver.10.0）的One-wayANOVA和Duncan多重比较方法进行数据分析。0246810HNMNLNCN养分处理水平节间长度/cmaabb图2喜旱莲子草在不同养分处理下的茎节长度Fig.2Internodele