增温加氮影响入侵植物加拿大一枝黄花功能性状

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温度是影响植物生命活动最重要的一个条件,氮是影响植物生命活动最重要的一种资源。当今生态系统普遍面临气候变暖、大气氮沉降和生物入侵等变化的威胁,这些变化常常相互作用、共同影响生态系统。在气候变暖和大气氮沉降背景下研究入侵植物的功能性状对理解植物入侵的潜在风险具有参考价值。  本文以入侵植物加拿大一枝黄花(Solidago canadensis,Sc)为对象,同时以中国来源的加拿大一枝黄花(Chinese Sc,SCN)和北美来源的加拿大一枝黄花(North American Sc,SNA)为材料,设置Sc单独种植和Sc与本地植物混合种植,通过实验增温2℃和添加4gN m-2yr-1处理,探究模拟气候变暖和大气氮沉降对入侵植物Sc功能性状的影响。主要研究结果如下:  相对于Sc单独种植,Sc与本地种混合种植时,土壤中铵态氮的消耗更多;与对照相比,增温处理后的土壤pH和有效磷均增大。增温、加氮、加拿大一枝黄花来源对其它土壤非生物属性的影响不明显。  相对于北美来源的加拿大一枝黄花(SNA),中国来源的加拿大一枝黄花(SCN)拥有更多的分株、更高的植株、更大的比根长和更小的叶干物质含量,表明SCN将更多的资源投入到生长,而SNA将更多的资源投入到抵抗不良环境。相对于Sc与本地种混合种植,单独种植的Sc能产生更多的分株、更大的比根长和更小的叶干物质含量,表明单独种植时,Sc将更多的资源投入到克隆生长以及地下部分而减少抵御环境胁迫的构件成本。相对于不增温处理,增温处理下叶干物质含量减少、克隆分株数减少且叶面积增大,表明2℃增温下,Sc将更多的资源投入到生长,减少克隆繁殖的投入和减少抵御不良环境的的构件成本。相对于对照,加氮处理后,Sc叶片中叶绿素含量提高,表明其光合潜力增强。  相对于SNA,SCN比根长的变异指数更大;相对于Sc单独种植时,与本地种混合种植的Sc有更低的叶干物质含量和叶绿素含量变异指数;相对于对照,加氮后Sc比根长和株高的变异指数更小;增温后Sc的叶干物质含量的表型变异性指数增加。植物功能性状的变异性越大,说明植物的竞争能力越强,其抵抗不良环境的能力越强。  环境有利时,Sc会将更多的资源分配到生长;环境不利时,Sc会将更多的资源分配到抵抗不良环境。SCN将更多的资源投入到生长,降低抵抗生物和非生物胁迫的构件成本,而SNA将更多的资源投入到抵抗不良环境。单独种植时,Sc的生长效率更高。增温和加氮均有利于Sc的生长。  综上所述,环境变化(增温和加氮)影响Sc的功能性状,且Sc具有很高的表型可塑性,增温和加氮增强其功能性状和表型可塑性。这些结果暗示:气候变暖和大气氮沉降均会增大Sc的入侵风险。
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