紫茎泽兰矿质营养元素变化动态、次生代谢及其入侵对土壤养分影响的研究

摘要

紫茎泽兰(Eupatorium adenophorum Sprcng.)，英文名为Crofton weed或Pamakani，为菊科泽兰属多年生杂草。原产于南美洲，后作为观赏植物引种到欧洲，后再引种到澳大利亚和亚洲，现已广泛分布于热带、亚热带地区的30多个国家和地区。紫茎泽兰大约于上世纪40年代传入我国，目前在我国西南大部分地区分布且危害严重。紫茎泽兰是一种入侵性极强的外来杂草，其成功入侵的原因可能在于它极强的适应能力和竞争能力。紫茎泽兰的入侵不仅影响本地植物的生长，改变或恶化生态系统的结构和功能，加速生物多样性的丧失和物种的灭绝，而且严重影响当地经济的发展。鉴于此，本学位论文从紫茎泽兰入侵对土壤养分的影响角度入手，对紫茎泽兰入侵机制做进一步的研究，旨在深化对紫茎泽兰入侵规律的认识，为今后防止其进一步扩散蔓延及其防除提供相关的理论支撑。通过近3年的研究工作，获得了以下主要成果。 (1)系统分析了紫茎泽兰叶片中N、P、K、Ca、Mg、Al、Mn共7种矿质营养元素在生殖生长时期含量的变化动态及其相关性。结果表明，紫茎泽兰在花芽分化期叶片中N、Mg和Al含量呈明显下降趋势。K和Mn含量呈上升趋势，而P和Ca含量无明显变化；在现蕾期和花期，叶片中N和K含量呈下降趋势，Mg、Al和Mn含量呈上升趋势，P和Ca含量无明显变化；结实期，叶片中N、P、Mg和Mn含量呈下降趋势，Al含量呈上升趋势，K和Ca含量无明显变化。其中Ca与P的含量变化呈显著正相关关系，而其他矿质元素之间的相关性均不显著。 (2)研究选取了撂荒地、疏林、农林交错带、堤埂和渠缘5个不同生境，系统测定了各生境紫茎泽兰在营养生长期和生殖生长期不同器官内次生代谢物质黄酮的含量，同时分别对黄酮含量与土壤养分的相关性进行了分析，通过比较分析表明：叶片是合成黄酮的主要器官，黄酮在叶片中合成后，再分别向植株的茎和根部转运；生殖生长期是紫茎泽兰合成、积累大量黄酮的关键时期；紫茎泽兰次生代谢物质黄酮含量的积累与具体生境关系密切，环境胁迫大的生境中紫茎泽兰叶片内积累的黄酮较多，而在环境胁迫小的生境中紫茎泽兰叶内积累的黄酮较少；紫茎泽兰根、茎内总黄酮含量与土壤各养分因子的相关性均不显著：影响紫茎泽兰叶片内总黄酮含量的主要因子为土壤速效N含量，其他土壤养分因子对紫茎泽兰叶片内总黄酮含量的影响不显著。 (3)通过监测5个具有代表性微生境中土壤pH值的变化动态，分析了紫茎泽兰生长对土壤pH值的影响。结果表明：紫茎泽兰对土壤pH值具有很强的调节能力，紫茎泽兰的生长对土壤pH值的要求并不严格，这也是造成紫茎泽兰在竞争中产生优势的原因之一。通过比较紫茎泽兰已入侵的不同生境土壤pH值的变化动态发现，不同生境土壤pH值的波动范围亦不相同。 (4)在撂荒地生境中选取紫茎泽兰已入侵样地和未入侵样地，通过系统监测两样地土壤速效N、速效P、速效K、交换性Ca、交换性Mg和活性Al的含量，研究了紫茎泽兰入侵对土壤养分的影响。通过比较两样地中土壤养分含量的变化，结果发现，紫茎泽兰入侵能显著调节(上调或下调)土壤速效N、速效P、速效K、交换性Ca、交换性Mg和活性Al的含量，并且在紫茎泽兰的不同生长发育期其调节能力有所不同。其中在紫茎泽兰快速生长期(7月份～9月份)，紫茎泽兰的生长显著提高了土壤速效N、速效P、速效K、交换性Ca和交换性Mg的含量，降低了土壤中活性Al的含量，从而促进自身的生长发育，这也可能是紫茎泽兰成功入侵的机制之一。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章文献综述

1生物入侵

1.1外来种的入侵途径

1.2外来种扩散的过程

1.3外来种入侵的机理

1.4外来入侵种的危害

1.5外来入侵种的预防和控制

2紫茎泽兰的研究现状

2.1紫茎泽兰分布与传播

2.2紫茎泽兰危害

2.3紫茎泽兰防控

3立题依据及研究意义

第2章紫茎泽兰生殖生长期叶片矿质营养元素含量的动态变化规律

1材料和方法

1.1研究地点概况

1.2植株叶片样品采集

1.3分析方法

1.4数据处理

2结果与分析

2.1紫茎泽兰的生长发育进程

2.2紫茎泽兰生殖生长期叶片矿质营养元素的动态变化规律

2.3紫茎泽兰生殖生长期叶片矿质营养元素含量间的相关分析

3讨论

3.1紫茎泽兰在生殖生长期对矿质营养元素的吸收累积状况

3.2紫茎泽兰生殖生长期叶片矿质营养元素间的相关性分析

第3章紫茎泽兰次生代谢物质—黄酮含量及其与土壤养分的相关性分析

1材料和方法

1.1研究地点概况

1.2实验样品采集

1.3实验方法

1.4数据处理

2结果与分析

2.1紫茎泽兰不同生长发育期不同器官总黄酮含量的比较

2.2不同生境紫茎泽兰营养生长期和生殖生长期叶片总黄酮含量比较

2.3紫茎泽兰不同生长发育期不同器官总黄酮含量与土壤养分的相关性分析

3讨论

3.1紫茎泽兰次生代谢物质-黄酮在不同器官的积累状况

3.2紫茎泽兰次生代谢物质-黄酮的代谢特征

3.3紫茎泽兰次生代谢物质-黄酮与土壤生态因子的相关性分析

第4章紫茎泽兰入侵对土壤酸碱度的影响

1材料和方法

1.1研究地点概况

1.2土壤样品采集

1.3分析方法

1.4数据处理

2结果与分析

2.1未入侵撂荒地生境土壤pH值的动态变化

2.2已入侵撂荒地生境土壤pH值的动态变化

2.3其他微生境间土壤pH值的动态变化

3讨论

3.1未入侵撂荒地生境土壤pH值全年的变化

3.2入侵撂荒地生境与未入侵撂荒地生境土壤pH值的动态变化比较

3.3紫茎泽兰已入侵的不同微生境间土壤pH值的动态变化比较

第5章紫茎泽兰入侵对土壤养分的影响

1材料和方法

1.1研究地点概况

1.2土壤样品采集

1.3分析方法

1.4数据处理

2结果与分析

2.1紫茎泽兰入侵对土壤速效N的影响

2.2紫茎泽兰入侵对土壤速效P的影响

2.3紫茎泽兰入侵对土壤速效K的影响

2.4紫茎泽兰入侵对土壤可交换性Ca的影响

2.5紫茎泽兰入侵对土壤可交换性Mg的影响

2.6紫茎泽兰入侵对土壤活性Al的影响

3讨论

第6章结论与展望

1.主要结论

2.展望

参考文献 References

附录 攻读硕士期间发表的文章

致谢