银胶菊对漳州市杂草群落和物种多样性的影响

1、银胶菊对漳州市杂草群落和物种多样性的影响论文摘要：银胶菊被称为国际大毒草，目前在我国分布较广。利用样方法调查漳州市有银胶菊分布的不同生境下杂草种类和分布情况，计算不同生境下杂草重要值和生物多样性指数，目的是研究银胶菊对杂草群落组成和物种多样性的影响以及估计漳州市银胶菊入侵状况。结果说明，漳州市有银胶菊分布的生境中杂草有26科91种；影响银胶菊及伴生杂草分布发生的主要因素是人为干扰、土壤水分、光照条件；在银胶菊作为单优势种的建筑荒地和拓荒地生境中，群落Shannon_Wiener指数和Pielou均匀度指数明显低于银胶菊重要值较低的农田生境中；漳州市银胶菊现在处于种群建立后期，在这一阶段会形成强

2、大土壤种子库，如果不采取有效措施，将可能对当地生态和经济造成重大损失。论文关键词：银胶菊,重要值,物种多样性银胶菊为菊科银胶菊属一年生草本植物，原产中南美洲。由于银胶菊生态适应能力强，生长迅速，种子产量高，极易扩散为优势杂草，已入侵北美、南美、加勒比、非洲、亚洲和澳大利亚大局部地区。银胶菊植株体表的微细状体和花粉对人类及动物有害，也会引起过敏性鼻炎、过敏性皮炎等，也可引起肝脏和遗传病变。银胶菊对其他植物也会产生较强的化感作用，危害入侵地的植物和农作物，给农业和畜牧业带来严重的经济损失，也降低了入侵地的生物多样性、破坏了入侵地的生态平衡。所以银胶菊被称为国际大毒草。银胶菊在我国局部地区已经扩散开

3、来，现在主要分布在山东、云南、广西、广东、贵州、福建和香港等地。国外已开展了银胶菊的化感作用、花粉毒性以及银胶菊生物防治等方面的研究，国内也针对银胶菊生物学特性、对植物化感作用等方面开展了研究，但针对银胶菊对生物多样性影响的定量调查研究较少。本研究通过研究银胶菊在不同发生生境的群落组成和结构，揭示该草在入侵初期对不同生境物种多样性的影响，为评估该草的平安性和入侵导致的环境影响，并采取有效控制措施提供理论依据。1研究地区与研究方法1.1研究区概括漳州市位于福建省东南部，地处东经117-118、北纬23.8-25之间。漳州属于亚热带季风性湿润气候，年平均温度21；无霜期达330天以上；年日照200

4、0-2300小时；年积温7701.5；年降雨量1000-1700毫米，雨季集中在三至六月。境内土壤主要有水稻土、砖红壤性红壤、红壤和冲积土四大类,以水稻土分布较广。1.2野外调查与数据处理调查工作于2021年3至5月在漳州市区和附近郊区进行，统计银胶菊出现的生境中杂草种类和分布情况。本研究中，出现银胶菊的有9个生境包括农田、菜地、毛竹林、路口旁、公园、路边绿化地、稀疏林地、拓荒地和建筑荒地。每个生境选取出现银胶菊的样地1至3个，每个样地调查3至10个样方，样方面积为1mx1m。记录样方中杂草的种类、盖度、多度和频度。计算各生境中每种杂草重要值，公式如下：重要值=相对多度+相对盖度+相对频度。选

5、取发生频率大于35%的杂草重要值作为分析指标，9种生境作为分析单位，构成原始数据矩阵，对其进行主成分分析，并对分析结果进行生态学意义上的解释。按照Schoerner重叠指数计算银胶菊与主要杂草种类的生态重叠值O，公式如下：p为种i在第k个生境中的生态重要值与种i在s个生境中所有生态重要值总和之比,p为种j在第k个生境中的生态重要值与种j在s个生境中所有生态重要值总和之比采用Shannon_Wiener指数计算各生境中物种多样性指数H，公式如下：H=-P-lnP采用Pielou均匀度指数计算各生境中均匀度指数J，公式如下：J=H/lnS其中P=N/N，N为生境中第i物种的重要值指标，N为该生境中

6、所有物种重要值指标之和；S为生境中的物种总数。2结果与分析2.1漳州市有银胶菊出现生境中草本植物种类组成出现银胶菊的9种生境中共发现91种草本植物，分别属于26科，60属。菊科出现的种类最多，为19种，蓼科其次，为11种，禾本科第三，为9种。2.2银胶菊与主要物种生态位重叠值表1银胶菊与主要草本物种生态位重叠值Table1ValuesofnicheoverlapofPartheniumhysterophorusandmainweed 种名 重叠值 种名 重叠值 藜 0.188 野茼蒿 0.385 山莴苣 0.193 莎草 0.397 通泉草 0.197 酢浆草 0.400 稗 0.226 鳢肠

7、 0.413 一点红 0.228 飞扬草 0.416 莲子草 0.247 马唐 0.462 狗尾草 0.271 小飞蓬 0.488 空心莲子草 0.276 铺地锦 0.535 萹蓄 0.292 叶下珠 0.541 黄鹌菜 0.295 胜红蓟 0.581 鬼针草 0.352 龙葵 0.617 裸柱菊 0.353 牛筋草 0.656 鼠麹草 0.381 狗牙根 0.739 2.3杂草发生的主成分分析对27种杂草在各生境中的重要值矩阵，进行主成分分析，得到第一主成分和第二主成分载荷量，见表2。在第一主成分中正相关性最高的种类是鬼针草、通泉草和黄鹌菜，这些主要是非农田杂草类型，抗干扰能力弱，分布于人为

8、干扰少的荒地、沟边等；负相关性最高的物种是狗牙根、马唐和香附子，这些种类抗干扰能力强，主要分布于人为干扰大的路边、菜地等。这说明第一主分轴所代表的生态学意义是因干扰程度不同导致的不同生境类型，影响银胶菊分布的主要因子是人为干扰程度。在第二主成分中正相关性最高的种类是萹蓄、裸柱菊和鼠麴草，这些物种喜湿喜肥的种类，主要分布于农田花坛等较湿生境中；负相关最高的种类是鳢肠、一点红和胜红蓟，属于耐旱种类，主要分布于路边等土壤水分较少的生境中。这说明第二主成分轴代表的生态意义是土壤含水量。因此影响银胶菊入侵的主要因素是人为干扰程度和土壤水分条件。表227种杂草的前两个主成分的负荷量Table2Loadin

9、gofthefirsttwoprinciplecomponentsof27weedspecies 种名 主成分1 主成分2 种名 主成分1 主成分2 种名 主成分1 主成分2 黄鹌菜 0.957 0.221 鼠麹草 0.416 0.684 飞扬草 -0.144 0.241 通泉草 0.898 -0.214 裸柱菊 0.379 0.712 银胶菊 -0.225 -0.063 鬼针草 0.830 -0.098 龙葵 0.378 0.404 狗尾草 -0.230 -0.125 野茼蒿 0.757 0.570 萹蓄 0.307 0.791 酢浆草 -0.245 0.310 小飞蓬 0.697 -0.3

10、34 叶下珠 0.002 -0.095 空心莲子 -0.303 -0.514 胜红蓟 0.691 -0.600 藜 -0.056 0.512 牛筋草 -0.360 0.122 山莴苣 0.651 -0.528 鳢肠 -0.103 -0.707 莎草 -0.459 0.435 铺地锦 0.604 -0.305 莲子草 -0.107 0.437 马唐 -0.510 -0.339 一点红 0.571 -0.621 稗 -0.144 -0.486 狗牙根 -0.558 -0.225 2.4不同生境对银胶菊重要值的影响不同生境中银胶菊重要值是不同，结果见表3。银胶菊重要值最高的生境是荒地逸夫楼前，为0.

11、781。该生境中银胶菊生长非常茂盛，已经展示出极强的入侵性。在所调查的样地中只有该样地银胶菊形成垄断势生长，在该样地周围路边，绿化地和林边均有银胶菊分布。该样地属于垫土建筑地，表层土壤来源外边，垫土之后没有开工，形成荒地，其土壤疏松，水分含量较少，人为干扰较少，光照充足。可能该外源土壤中含有银胶菊种子，人为干扰少，所以在春季生长大量银胶菊，并向周围扩散种子，由此推断该建筑荒地可能是漳州市银胶菊扩散的主要源之一。在拓荒地银胶菊重要值为0.369，是该生境中重要值最高的物种，说明已形成银胶菊优势群落，表现出较强的入侵性。在其他生境中银胶菊均不是优势种，除农田生境中，重要值大都排在前4-6位，说明这

12、些生境中银胶菊并没有形成优势群落，但表现出一定的入侵性。曾东强等研究银胶菊的生物学特性说明银胶菊种子在土壤表层萌发率最高，被埋入1.5cm以下土层时不能出苗，所以在土壤翻耕较频繁的农田中银胶菊危害较轻，本研究中其在农田中的重要值最小为0.060，重要值排在第17。唐赛春等研究认为银胶菊种子为需光种子，在全光照条件下种子萌发率高，在所研究的9种生境中，建筑荒地和拓荒地光照最充足，种子萌发率应该最高，进而种群密度高，所以种群重要值大。以上分析可知银胶菊在漳州市已经初步表现出入侵性，如果不采取及时有效的防治措施，可能会造成严重的生态和社会问题。适于银胶菊爆发性生长的生境主要是人为干扰少，光照充足，土

13、壤水分含量相对较少的生境。表3不同生境中银胶菊重要值以及草本群落物种多样性比拟Tabe3ImportancevalueofPartheniumhysterophorusandcomparingthespeciesdiversityofweedcommunitiesindifferenthabitats 生境 银胶菊重要值 Shannon_Wiener指数 Pielou均匀度指数 重要值排名 农田 0.060 2.596 0.788 17 菜地 0.141 1.467 0.462 5 毛竹林地 0.173 2.377 0.769 6 路口旁 0.181 2.609 0.871 6 公园 0.19

14、7 2.562 0.829 5 路边绿化带 0.199 2.313 0.710 4 稀疏林地 0.204 2.435 0.788 4 拓荒地 0.369 2.806 0.803 1 建筑荒地 0.781 1.688 0.596 1 2.5银胶菊对物种多样性的影响本研究中银胶菊对物种多样性的影响没有表现出一定的规律表3，但是在银胶菊生长茂盛，重要值最高的建筑荒地生境中，物种多样性指数明显低于其他大局部生境，说明银胶菊的大量滋生降低了物种生物多样性。在人为干扰较大的菜地中，物种多样性指数最低，而银胶菊的重要值并不是很高，物种多样性的降低主要是由于藜构成单一优势种造成的。银胶菊重要值最低的生境是农田

15、，该生境中物种多样性较高，说明银胶菊没有成为优势种时，对物种多样性的影响较小；所以可以用该生境作为对照，其他生境与他比拟。在毛竹林、路口旁、公园、路边绿化带和稀疏林地银胶菊重要值要远高于农田，但是这几个生境中的物种多样性指数却和农田的相差不大，说明银胶菊在没有成为优势种之前对生境物种多样性影响不大。比拟Pielou均匀度指数表3，建筑荒地均匀度指数要远低于农田生境中，进一步说明该生境中银胶菊优势种地位有所加强，杂草种群在该生境中分布不均匀；在银胶菊没有成为优势种的其它生境中除菜地外，大局部均匀度指数和农田相差不大，其中在认为干扰中等的路口均匀度指数最高，以上分析说明在银胶菊在成为单一优势种前对

16、草本物种多样性和种群均匀性影响不高。3讨论本研究中银胶菊只在建筑荒地中成为单一优势种，在其他生境中还没有开展为单一优势种，说明该种在漳州市处于入侵的初期，还没有足够的时间扩散。但是也可能是银胶菊本身的生态生理特性限制对环境的拓展，本研究说明影响银胶菊分布的主要因子是人为干扰和土壤水分，在人为干扰少的生境中有利于银胶菊的生长，在漳州市区及邻近的郊区随着人口和经济的增长，对生境干扰程度都较大，使银胶菊短时间内只能限制生长；漳州市处于降雨量充分的地区，一般土壤比拟湿润，而银胶菊是较耐旱的物种，在土壤水分含量高的生境中能够生长，但是在较旱的生境中显示出更高的竞争优势，易形成单一优势种。外来杂草的入侵机

17、制有多种，其中繁殖力极强和化感作用是主要的方面，比方加拿大一枝黄花依靠多年生地下茎极强的无性繁殖能力和产生大量种子以及较强的化感作用在我国华东地区扩散，薇甘菊也同样具有极强的无性繁殖能力在我国局部地区肆虐成灾。银胶菊属于一年生植物，生长迅速，种子产量很高，生长周期短，易扩散为优势杂草，但是主要是靠种子繁殖，没有无性繁殖。许多研究说明银胶菊能分泌化感物质抑制其他种群生长，但是所需的化感物质浓度较高，我们实验室做的银胶菊化感物质实验说明银胶菊化感物质在浸提浓度为0.08%时对油菜、萝卜和小白菜种子萌发和幼苗生长有一定的促进作用未发表；而加拿大一枝黄花浸提液浓度在0.05%时就对种子萌发和幼苗生长表现出抑制作用，说明银胶菊在扩散初期入侵机制主要靠生长迅速，大量繁殖种子，随着进一步的入侵可能会表现