施肥對(duì)農(nóng)田入侵雜草光合作用特性的影響

袁曉霞

摘要 本研究利用整合分析的方法，以入侵農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的入侵植物和本地植物作為研究對(duì)象，研究了施肥對(duì)入侵植物和本地植物光合作用特性的影響。結(jié)果表明，施肥能顯著提高本地植物和入侵植物的凈光合作用速率，入侵植物和本地植物的光合作用速率提高程度無(wú)顯著差異；施肥能顯著提高入侵植物的氣孔導(dǎo)度，對(duì)本地植物的氣孔導(dǎo)度未產(chǎn)生顯著影響；此外，施肥還能顯著提高入侵植物和本地植物的葉面積。

關(guān)鍵詞 施肥；植物入侵；農(nóng)田雜草；光合作用；整合分析

中圖分類號(hào) Q948；S765.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2017）23-0148-01

植物入侵是當(dāng)今生態(tài)學(xué)領(lǐng)域的熱點(diǎn)問(wèn)題，植物入侵能夠?qū)Ω鞣N生態(tài)系統(tǒng)造成威脅，也會(huì)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)造成嚴(yán)重破壞[1]。探究植物入侵對(duì)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的影響對(duì)于有效治理農(nóng)田植物入侵具有重要意義。施肥是提高農(nóng)田土壤肥力的一項(xiàng)重要措施，有利于提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力，增加農(nóng)民收入，但施肥是否會(huì)促進(jìn)農(nóng)田外來(lái)植物的入侵、是否會(huì)對(duì)農(nóng)田入侵雜草產(chǎn)生影響目前還不清楚。

因此，本研究將利用整合分析的方法，以入侵農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的入侵植物和本地植物作為研究對(duì)象，探索施肥這一農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)對(duì)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)入侵植物和本地植物光合作用特性的影響。

1 材料與方法

整合分析是指把多個(gè)獨(dú)立研究通過(guò)軟件進(jìn)行運(yùn)算進(jìn)而得出一致結(jié)論的研究。本研究將采用整合分析的方法研究施肥對(duì)植物入侵農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的影響。利用中英文關(guān)鍵詞“農(nóng)業(yè)”“植物入侵”“施肥”在數(shù)據(jù)庫(kù)“web of science”“中國(guó)知網(wǎng)”中搜索相關(guān)文獻(xiàn)，然后利用以下標(biāo)準(zhǔn)對(duì)文獻(xiàn)進(jìn)行篩選：一是研究中必須同時(shí)包含入侵植物和本地植物的數(shù)據(jù)；二是研究中施肥必須包含對(duì)照組和試驗(yàn)組，其中施肥為試驗(yàn)組，不施肥為對(duì)照組；三是對(duì)于含有施肥梯度的研究?jī)H使用梯度兩端的數(shù)據(jù)；四是本研究?jī)H關(guān)注非競(jìng)爭(zhēng)條件下的研究；五是本研究只關(guān)注草本入侵植物。

對(duì)于篩選出的文獻(xiàn)，從中挖掘出凈光合作用速率、氣孔導(dǎo)度、葉面積數(shù)據(jù)，然后對(duì)挖掘出的數(shù)據(jù)進(jìn)行如下轉(zhuǎn)換：

lnRR=ln（Xt /Xc）

其中，Xt代表施肥試驗(yàn)組，Xc代表不施肥對(duì)照組。lnRR代表效應(yīng)值。當(dāng)效應(yīng)值包含0時(shí)，代表施肥對(duì)植物沒(méi)有影響；當(dāng)效應(yīng)值不包含0時(shí)，代表施肥對(duì)植物產(chǎn)生顯著性影響；當(dāng)效應(yīng)值大于0時(shí)，代表施肥對(duì)研究指標(biāo)產(chǎn)生了正效應(yīng)；當(dāng)效應(yīng)值小于0時(shí)，代表施肥對(duì)研究指標(biāo)產(chǎn)生了負(fù)效應(yīng)。當(dāng)兩者置信區(qū)間重疊時(shí)，代表二者沒(méi)有顯著差異。整合分析過(guò)程中使用了R軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 凈光合速率

從圖1可以看出，施肥可以顯著提高入侵植物（0.189 1， 0.112 5～0.265 7）和本地植物（0.234 1，0.134 0～0.334 2）的凈光合作用速率。其中，入侵植物的凈光合作用速率提高了18.9%，本地植物的凈光合作用速率提高了23.4%。施肥對(duì)入侵植物和本地植物凈光合作用速率的提高程度并沒(méi)有顯著差異（p>0.05）。

2.2 氣孔導(dǎo)度

從圖2可以看出，施肥可以顯著提高入侵植物的氣孔導(dǎo)度（0.212 2，0.058 1～0.454 4），對(duì)本地植物的氣孔導(dǎo)度沒(méi)有顯著影響（0.338 3，-0.009 3～0.730 6），入侵植物的凈光合作用速率提高了21.2%。施肥對(duì)入侵植物和本地植物凈光合作用速率的提高程度無(wú)顯著差異（p>0.05）。

2.3 葉面積

從圖3可以看出，施肥可以顯著提高入侵植物（1.240 9， 0.941 4～1.540 4）和本地植物（1.011 3，0.658 0～1.366 6）的葉面積。其中，入侵植物的葉面積提高了124%，本地植物的葉面積提高了101%。施肥對(duì)入侵植物和本地植物葉面積的提高程度無(wú)顯著差異（p>0.05）。

3 結(jié)論與討論

入侵植物通常在入侵地表現(xiàn)出比本地植物更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)能力，如更高的生物量、更強(qiáng)的化感作用[2-3]。因此，可以通過(guò)比較入侵植物和本地植物的生物學(xué)特征探索外來(lái)植物成功入侵的機(jī)理[4-5]。

本研究希望利用入侵植物和本地植物的比較研究外來(lái)植物成功入侵農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的機(jī)理。研究利用整合分析的方法發(fā)現(xiàn)施肥能夠顯著改變?nèi)肭种参锖捅镜刂参锏膬艄夂献饔盟俾省饪讓?dǎo)度和葉面積，但是入侵植物和本地植物的凈光合作用速率、氣孔導(dǎo)度和葉面積對(duì)施肥的響應(yīng)程度都沒(méi)有顯著差異（p>0.05），說(shuō)明在農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中，入侵雜草并未通過(guò)提高自身的光合作用特性提高其對(duì)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的入侵力[6]。因此，在探索農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中外來(lái)雜草入侵機(jī)理的研究中，可以更多地關(guān)注入侵植物的非光合特性，如菌根共生系統(tǒng)、化感作用等。本研究為農(nóng)田外來(lái)雜草入侵機(jī)理的研究提供了數(shù)據(jù)支持。

4 參考文獻(xiàn)

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