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全寄生植物對入侵植物的影響機制及防治可行性分析
發布者:管理員 發布日期:2013-12-25 浏覽次數:

寄生植物簡介:

寄生植物是指被子植物中,由于缺少足夠的葉綠體,其根系或葉片器官退化,失去自養能力,而在不同程度上依賴其他植物體内營養物質來完成其生活史的某些植物類群。 已知的寄生植物約有4200多種,占被子植物的1%;寄生植物在世界範圍都有分布,在熱帶和亞熱帶地區分布較多。

全寄生植物體内不含葉綠素,不能獨立地同化碳素和氮素,無葉片或葉片退化,無光合作用能力,其導管和篩管分别與寄主植物木質部導管和韌皮部篩管相通,從寄主植物上獲取自身生活需要的全部營養物質,包括水分、無機鹽和有機物質等。全寄生植物可占全部寄生植物的20%左右,如菟絲子屬(Cuscuta)植物。

入侵植物的生物防治:

常用的防治方法主要有人工或機械物理控制、化學控制和生物控制。

目前,我國對外來入侵種的方法仍然是以物理防治為主,化學和生物防治為輔。

機械或人工打撈、拔除等物理防治手段耗費大,且不易控制,反而使外來入侵種的繁殖體增多;

化學防治極易造成污染,尤其是施藥後對土壤原生動物群落有較大在影響,易破壞土壤生态環境進而影響土壤肥力及動植物的生長。

生物防治,即利用新天敵去控制入侵植物,已受到了較大關注

全寄生植物對入侵植物的影響機制及防治可行性分析:

李鈞敏教授多年來以入侵植物在本地的新天敵菟絲子屬全寄生植物為研究對象,從寄生植物對入侵植物的偏好、寄生植物對入侵植物的補償生長的誘導及影響因素、寄生植物對入侵植物競争能力的影響、寄生植物對入侵植物群落生産力及多樣性的影響等方面闡述本地全寄生植物防治入侵植物的機制及生态學效應,并對全寄生植物與草食動物對入侵植物帶來的危害進行了比較,其研究成果不僅為入侵植物的生物防治提供新的方法和策略,同時也可豐富寄生植物生态學的理論與方法。

主要結論:

全寄生植物利用吸器從寄主植物吸收養分與水分,常引起寄主植物營養的流失,抑制其生長,嚴重時甚至緻死,這種效應導緻全寄生植物可以抑制入侵植物的生長和繁殖,增加本地物種多樣性,恢複本地群落的生長,是一種有潛力的生物防治劑。

本研究從以下三個方面進一步證實了入侵植物用于防治入侵植物的可行性:

1)全寄生植物對入侵植物的偏好:入侵植物由于具有快速的生長速率和強大的營養捕獲能力,與同屬本地植物相比可以給寄生植物提供更多的營養,從而導緻寄生植物偏好入侵植物,對其産生更大的損害[16]。具有越大的相對生長速率、越強的資源捕獲能力、越大的可塑性響應能力的寄主植物越易被全寄生植物偏好的,産生越大的損害。因此,全寄生植物在野外可偏好入侵植物,并在其上聚集,達到抑制入侵植物的目的。

2)全寄生植物對入侵植物的低補償生長的誘導:與草食動物一下,全寄生植物對寄主植物的脅迫也可誘導寄主植物産生補償生長。但由于寄生植物從入侵植物吸收大量的養分和水分,入侵植物的生長不可補償寄生植物導緻的生物量的丢失,因此經常表現出低補償生長;而同屬的本地植物則表現出等補償生長。因此,全寄生植物對入侵植物的抑制作用可以高于本地植物,從而達到抑制入侵植物生長,恢複本地群落的目的。

3)全寄生植物對入侵植物競争能力的影響:入侵植物常具有強大的資源捕獲能力,使有限的環境資源流向入侵植物,從而抑制了本地植物的生長。寄生植物寄生入侵植物後,抑制了其生長,使其對資源的捕獲減少,因此,多餘的資源可以被本地植物獲取,從而促進了本地植物的生長,提高了本地植物的競争能力。同時,本研究還證實了生植物與土壤真菌,特别是叢枝菌根真菌的相互作用可以協同幫助本地植物成為入侵植物強大的競争對手,從而抵抗生物入侵。

同時,基于本研究結果給采用全寄生植物防治入侵植物提供了一些注意事項:

1)物種的選擇:本研究發現不同物種對全寄生植物的響應并不同,如補償生長;另外,不同年齡的寄主植物對全寄生植物的耐受與抗性均不同;因此,如果有選擇性地對入侵植物進行防治,則需要對入侵物種進行選擇與前期研究,選擇易被全寄生植物寄生和損害,選擇與菟絲子屬植物具有相似的生長周期的入侵物種進行防治。

2)寄生強度的選擇:全寄生植物誘導入侵植物産生補償生長具有一定的阈值,且這個阈值随着物種的不同會有不同,因此在采用寄生植物生物防治入侵植物的過程中,應該針對物種和環境進行前期研究,以獲得最适的寄生強度與最佳的防治效果。

3)入侵植物所處環境的選擇:外源鈣離子、土壤微生物等環境因子與全寄生植物之間具有一定的相互作用,因此,在防治時要是注意對入侵植物所處環境因子的檢測,以預測防治效果。如在一些農田中,由于外源施加農藥、化肥等導緻土壤鈣離子濃度增高的區域,将不利于菟絲子屬植物對喜旱蓮子草的寄生與防治。

4)防治工作的長期性:全寄生植物防治入侵植物并不足夠抵抗入侵的起始,但是他們将是入侵種群的一個有效調節者,全寄生植物用于防治入侵植物是一件長期的工作,其對本地群落的恢複可能是一個長期的過程,并不一定會在短期内見效。

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