外來入侵植物-豚草對(duì)當(dāng)?shù)丨h(huán)境及其生物多樣性影響研究

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1、豚草大型綜合性實(shí)驗(yàn)——豚草對(duì)周邊環(huán)境的影響豚草種屬：菊科，豚草屬，向日葵族英文名：Ambrosia簡(jiǎn)介：豚草，原產(chǎn)北美，傳入我國(guó)的有2種：豚草(Ambrosiaartemisitifolio)和三裂葉豚草（Ambrosiatrifida）。豚草是全世界廣泛分布的一年生雜草，高1米以下，莖下部葉對(duì)生，上部葉互生，葉一至而回羽裂，邊緣具小裂片狀齒。一年生草本，適應(yīng)性強(qiáng)。其種子產(chǎn)量高，每株可產(chǎn)300~62000多粒。瘦果，先端具喙和尖刺，主要靠水、禽類，和人為傳播。豚草傳入我國(guó)后，因?yàn)槭ピa(chǎn)地天敵的控制，蔓延十分迅速，危害尤為嚴(yán)重，現(xiàn)在已擴(kuò)展到十幾個(gè)省市，不僅在我國(guó)

2、，在全世界范圍內(nèi)也是公認(rèn)的惡性雜草，呈爆發(fā)之勢(shì)。豚草的主要特點(diǎn)大致如下：（1）生命力旺盛，繁殖快，極易占用其他生物種的生存空間（如土壤肥料、生長(zhǎng)空間、陽光等），造成該區(qū)域物種單一，破壞物種的多樣性。（2）其根系分泌物中含具有異株克生的倍半萜混合物，對(duì)其他一些植物具有抑制作用。（3）其花粉是人類“枯草熱”和“花粉病”的主要病源，引發(fā)過敏性鼻炎和支氣管哮喘等變態(tài)反應(yīng)癥。一株草每天可以散布100萬粒，大多集中在早上6~8點(diǎn)，每平方公頃的豚草秋天可產(chǎn)生花粉6.2噸，而百分之一克就可誘發(fā)人的變態(tài)反應(yīng)。其有毒花粉是只有20微米直徑的球型顆粒，含有兩個(gè)活性豚草細(xì)胞，伴有其他蛋

3、白質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)成分。蛋白質(zhì)之一稱為AmabaI，只占蛋白質(zhì)總量的6%，而在變態(tài)活性反應(yīng)中卻占90%以上的份額。針對(duì)豚草的特性，我們?cè)O(shè)計(jì)了以下兩組實(shí)驗(yàn)，從其得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果及其表現(xiàn)形態(tài)，討論豚草作為一種入侵植物對(duì)于周圍環(huán)境的影響及其成為優(yōu)勢(shì)種的原因。實(shí)驗(yàn)一：微型試驗(yàn)田試驗(yàn)[實(shí)驗(yàn)?zāi)康腯討論豚草對(duì)于周圍植物在空間上的物理性影響，以及對(duì)于土壤中的土居性小型動(dòng)物的影響。[實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)]南京農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗(yàn)田[實(shí)驗(yàn)器材]十平方米見方的試驗(yàn)田兩塊（土壤肥力較好）生長(zhǎng)旺盛時(shí)期的豚草植株若干株小麥、燕麥等禾本科經(jīng)濟(jì)作物，洋蔥，菊科植物等生長(zhǎng)旺盛期植株若干[實(shí)驗(yàn)步驟]1.將一塊試驗(yàn)田分成九份（如

4、下圖）2.根據(jù)以往的測(cè)定結(jié)果，選擇對(duì)豚草敏感或具有重要經(jīng)濟(jì)意義的植物進(jìn)行分區(qū)種植，須均勻種植。小麥黑麥燕麥大麥豚草洋蔥杭白菊向日葵蒲公英例如：（以上的作物可先在其他地方進(jìn)行種植培育，幼苗可在當(dāng)年4、5月進(jìn)行移植。）3.另一塊試驗(yàn)田（肥力、土壤生物、土質(zhì)及其外部條件與試驗(yàn)田相似）與上一塊試驗(yàn)田一樣進(jìn)行劃分，在相同布局下進(jìn)行相同物種的種植，中間種植豚草的區(qū)域留空，該試驗(yàn)田作為對(duì)照組。4.保證環(huán)境條件適宜，盡量保證在在露天條件下進(jìn)行。在植株移入試驗(yàn)田后，每7天觀察一次，記錄植株生長(zhǎng)狀況及外部形態(tài)，抽取植株和土壤進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，與對(duì)照組進(jìn)行比較。（A）實(shí)驗(yàn)1.土壤肥力測(cè)定

5、步驟：分別取試驗(yàn)田和對(duì)照田土樣兩份，分別標(biāo)號(hào)a,b。a土樣溶于水，分別測(cè)定水樣中氮磷鉀等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的含量。b土樣同樣進(jìn)行操作，與a進(jìn)行對(duì)比。實(shí)驗(yàn)預(yù)測(cè)：根據(jù)文獻(xiàn)記載，豚草根系具有極強(qiáng)的營(yíng)養(yǎng)吸收能力，故我們預(yù)測(cè)a土樣中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)將大大低于b土樣。由此可以說明豚草利用其強(qiáng)大的根系吸收土壤中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，奪取其他植物的生存生長(zhǎng)所需營(yíng)養(yǎng)，造成其他植物營(yíng)養(yǎng)不良甚至死亡。（B）實(shí)驗(yàn)2.豚草繁殖根系擴(kuò)展步驟：取一小塊豚草植株及其根系土壤，沿植株進(jìn)行土壤縱剖，觀察植物的根系擴(kuò)展范圍。實(shí)驗(yàn)預(yù)測(cè)：我們預(yù)測(cè)豚草的根系將大范圍擴(kuò)張，強(qiáng)占其他植物根系的生長(zhǎng)空間。由此說明豚草根系生長(zhǎng)力旺盛，占據(jù)

6、了其他植物根系的生長(zhǎng)空間，使其他植物因根系無法擴(kuò)展而造成營(yíng)養(yǎng)吸收缺陷。（C）實(shí)驗(yàn)3.豚草空間擴(kuò)展步驟：觀察并記錄豚草生長(zhǎng)高度及枝葉擴(kuò)展程度，以及周邊陽生性植物的生長(zhǎng)情況。實(shí)驗(yàn)預(yù)測(cè)：試驗(yàn)田里豚草的長(zhǎng)勢(shì)十分良好，枝繁葉茂；但周邊植物植株卻矮小瘦弱，被豚草枝葉擋去了大片陽光，葉片干枯萎焉，有明顯被抑制的現(xiàn)象。相比于實(shí)驗(yàn)組，對(duì)照組里周邊植物長(zhǎng)勢(shì)良好。由此說明，豚草繁殖生長(zhǎng)能力強(qiáng)，所以大面積密生，遮蔽陽光，周邊矮小的陽生植物，因?yàn)槿鄙訇柟舛荒苓M(jìn)行光合作用，最終“餓”死。（D）實(shí)驗(yàn)4.土壤微生物的測(cè)定步驟：分別在兩塊試驗(yàn)田進(jìn)行土層的抽樣，測(cè)定其中微生物的種類、數(shù)量和生活情

7、況。記錄數(shù)據(jù)，進(jìn)行對(duì)比。（表面以下土層抽樣可分為三層：1~5cm5~10cm10~15cm）實(shí)驗(yàn)預(yù)測(cè)：實(shí)驗(yàn)地里的土壤動(dòng)物，無論是個(gè)體數(shù)還是類群數(shù)，都隨著生長(zhǎng)季的推進(jìn)而增加，至8月份達(dá)到最高值然后減少。豚草樣地里的土壤動(dòng)物個(gè)體數(shù)量低于對(duì)照組，8~9月份尤為明顯。在豚草營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)的旺季和繁殖季節(jié)，豚草樣地里的土壤動(dòng)物的類群數(shù)應(yīng)明顯低于對(duì)照樣地。其對(duì)土壤動(dòng)物的抑制有種群特異性。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果和文獻(xiàn)記載可以推斷，在豚草發(fā)生地，伴隨著生長(zhǎng)季的推進(jìn)，化感物質(zhì)的分泌增加，而且夏季降水增多，對(duì)豚草地上部分的淋溶加強(qiáng)，這樣對(duì)土壤動(dòng)物的抑制作用加強(qiáng)，季節(jié)演替，豚草生命力衰退，分泌化感物質(zhì)

8、減少，降雨減少，淋溶作用