互花米草入侵鹽沼中蘆葦頂枯病的發(fā)生機制及生態(tài)后果.pdf

1、生物入侵是全球面臨的五大生態(tài)環(huán)境問題之一，外來入侵物種可以通過直接或間接的方式影響其所入侵的生態(tài)系統(tǒng)中土著物種的表現(xiàn)，甚至導致土著物種的滅絕。近年來，在外來植物互花米草入侵的長江口鹽沼中，土著植物蘆葦發(fā)生頂枯病，該現(xiàn)象是否與互花米草入侵有關(guān)尚不得而知。本論文通過研究在外來植物互花米草入侵的鹽沼中土著植物蘆葦頂枯病的發(fā)生機制與群落和生態(tài)后果，以揭示互花米草入侵與蘆葦頂枯病的相互關(guān)系。
　　自2010年起，調(diào)查中國東海岸沿海灘涂土著植

2、物蘆葦頂枯病的分布及特征，明確了蘆葦頂枯病分布于長江口東灘鹽沼濕地;在營養(yǎng)生長與繁殖生長交替時期發(fā)生，一般7月中、下旬零星出現(xiàn)，8月中旬集中爆發(fā);通常發(fā)生于被外來入侵植物互花米草包圍的純蘆葦群落，或者兩種植物混生的群落。除了崇明島東灘鹽沼濕地外，在本研究調(diào)查的其他灘涂濕地沒有互花米草入侵的蘆葦群落中尚未發(fā)現(xiàn)頂枯病的發(fā)生。
　　為了明確土著植物蘆葦頂枯病的發(fā)生機制，在東灘鹽沼濕地健康的純蘆葦群落、健康的純互花米草群落、蘆葦與互花米草

3、混生的健康群落以及蘆葦與互花米草混生的頂枯病群落中設(shè)立樣方，測定樣方內(nèi)的主要環(huán)境參數(shù);采集植物和土壤樣品，分離、鑒定致病性鐮刀菌;同時，在東海岸近海灘涂沒有互花米草入侵的純蘆葦群落中采集植物和土壤樣品，分離致病性鐮刀菌。通過野外和受控實驗，確定非生物因素和生物因素在蘆葦頂枯病中的作用。結(jié)果表明，一株植物內(nèi)生致病性鐮刀菌Fusarium palustre僅在外來植物互花米草群落和/或被互花米草入侵的蘆葦群落中出現(xiàn)，形態(tài)學鑒定和分子序列比對

4、的結(jié)果顯示，該菌與分離自北美鹽沼頂枯互花米草中的鐮刀菌是同種菌株，表明F.palustre可能隨互花米草的入侵而被傳播到東灘鹽沼濕地。F.palustre在頂枯病群落中分布較多（頂枯病群落中的發(fā)生率為:18.83±4.00％;健康混生群落:8.33±5.90％;純互花米草群落:4.17±4.15％;純蘆葦群落:0％），特別是，頂枯病爆發(fā)前一個月，該菌在頂枯病群落中蘆葦?shù)厣辖M織中的分布最多，表明F.palustre可能與蘆葦頂枯病有關(guān)。接

5、種F.palustre后，蘆葦和互花米草均發(fā)病，生長受到影響，蘆葦?shù)陌l(fā)病癥狀與野外觀察到的頂枯癥狀一致，且蘆葦?shù)陌l(fā)病率和病情指數(shù)均顯著高于互花米草的相應(yīng)參數(shù)，表明相比于外來植物互花米草，土著植物蘆葦對F.palustre侵染的敏感性更高。野外實驗和受控實驗還顯示，土壤理化因素很可能不是導致崇明島東灘濕地蘆葦頂枯病發(fā)生的直接原因。
　　在上述四種群落的樣方中，監(jiān)測土著植物蘆葦頂枯病對植物種群動態(tài)的影響。結(jié)果表明，在整個生長季，相比于

6、純蘆葦群落和健康混生群落，頂枯病群落中蘆葦?shù)拿芏群椭旮呔^低;頂枯病爆發(fā)后，頂枯病群落中蘆葦存活率下降至30±4.08％，地上生物量僅為222.64±5.66g/m2，均顯著低于純蘆葦群落和健康混生群落中的蘆葦存活率和地上生物量。互花米草的密度、株高和存活率未受頂枯病的影響，而頂枯病群落中互花米草的地上生物量（1042.19±156.46g/m2）顯著高于健康混生群落中的（618.76±129.50g/m2）。這些結(jié)果表明，頂枯病改變了

7、土著植物蘆葦和外來入侵植物互花米草的相對優(yōu)勢度和競爭力，可能有利于互花米草在頂枯病斑塊中的入侵。
　　為了認識土著植物蘆葦頂枯病對凋落物分解的影響，分別于2011年11月和12月收集頂枯蘆葦和健康蘆葦?shù)牡厣喜糠郑玫蚵湮锎ㄑ芯績煞N蘆葦葉、鞘和莖在空中和地表分解的差異。結(jié)果表明，相比于健康蘆葦，頂枯蘆葦?shù)娜~、鞘和莖凋落物碳、氮含量均較高，而碳氮比較低。在空中，頂枯蘆葦莖凋落物比健康蘆葦莖凋落物分解得快（前者:0.566±0.043

8、/年;后者:0.428±0.052/年），在地表，二者的分解速率無顯著差異;在兩種分解環(huán)境中，兩種蘆葦?shù)娜~、鞘凋落物的分解速率均無顯著差異。整個分解過程中，頂枯蘆葦空中和地表的葉凋落物有明顯的氮釋放現(xiàn)象，而其鞘和莖凋落物及健康蘆葦葉、鞘和莖的凋落物有氮固持現(xiàn)象。這些結(jié)果顯示，頂枯病影響土著植物蘆葦?shù)蚵湮锏姆纸狻?br>　　綜上所述，外來植物互花米草可能將其內(nèi)生致病性鐮刀菌F.palustre從原產(chǎn)地北美攜帶到入侵地中國東灘鹽沼濕地，使之