外來入侵植物牛膝菊的入侵性研究

李 康，鄭寶江

(東北林業(yè)大學生命科學學院，黑龍江哈爾濱 150040)

外來入侵植物牛膝菊的入侵性研究

李 康，鄭寶江

(東北林業(yè)大學生命科學學院，黑龍江哈爾濱 150040)

以牛膝菊為實驗材料，通過掃描電鏡，對牛膝菊的花和花粉進行研究，從微觀和宏觀兩方面對其入侵性做相應的研究.結果：牛膝菊入侵的內因是其生殖特性和環(huán)境適應特性，而外因是人類自身的發(fā)展和天敵食物鏈的缺乏.

牛膝菊 花和花粉 入侵性

外來入侵植物是指在一個特定地域的生態(tài)系統(tǒng)中，不是本地自然發(fā)生和進化的植物，而是后來通過不同的途徑從其他地區(qū)傳播過來的，并可以在自然狀態(tài)下能夠生長和繁殖的植物.外來植物的入侵己在世界范圍內造成嚴重危害，它不僅導致生物多樣性的減少和喪失，而且威脅著全球的生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟發(fā)展，目前己經(jīng)引起了各國政府的普遍關注，我國直到近年來才剛引起重視[1].雖然目前己經(jīng)采取了各種防治措施，也取得了一些成果和成功的經(jīng)驗，但外來植物入侵的狀況仍處于發(fā)展和擴大的趨勢.外來植物的入侵在我國各地普遍發(fā)生，而且在個別地方己經(jīng)造成了嚴重的后果[2].

黑龍江省屬中溫帶到寒溫帶的大陸性季風氣候.年平均氣溫在-4～5℃.氣溫由東南向西北逐漸降低，南北差近10℃.夏季氣溫高，降水多，光照時間長，適宜農作物生長.太陽輻射資源豐富，年日照時數(shù)一般在2 300～2 800 h.春季大風日最多，多在松嫩平原和三江平原，風能資源豐富.黑龍江省是農業(yè)大省，外來入侵物種的逐年增加，對農業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生了不良的影響.[3]

牛膝菊是近年來在黑龍江省廣泛繁殖的外來入侵植物之一，原產(chǎn)于北美洲.雖然在此前已有相關報道[4]，但是關于其入侵性的報道現(xiàn)在仍是空白.本文通過對牛膝菊的花和花粉的電鏡掃描，和對其生活環(huán)境的調查，為研究其入侵性提供資料.

1 材料與方法

1.1 材料

牛膝菊材料取自東北林業(yè)大學校園內.

1.2 方法

1.2.1 取材、預處理

將所取牛膝菊的花朵撕開，將花朵輕輕抖動，使花粉落在操作臺上.

1.2.2 噴金處理

將材料均勻噴上黃金，靜置后備用.

1.2.3 圖像采集

電鏡掃描，拍照.

2 觀察結果

通過對牛膝菊花粉粒的電鏡掃描可以看到,牛膝菊花粉粒為球狀結構，外部密被刺狀突起(圖1).

圖1 牛膝菊花粉的外觀圖

刺狀突起的末端微彎(圖2)，同時花藥表面可見萌發(fā)溝.

圖2 牛膝菊花粉表面結構圖

花藥表面密被氣孔，為花藥的風媒傳播 (圖3)提供便利.

圖3 牛膝菊表面氣孔結構圖

牛膝菊種子(圖4)頭部的結構為傘形，當種子成熟之后，便能借助外力的作用進行傳播.

圖4 牛膝菊種子電鏡掃描圖

對牛膝菊的花序進行掃描 (圖5)，牛膝菊的花序具有幾十粒種子，且敗育的現(xiàn)象較少，繁殖能力較強.

圖5 牛膝菊花序的電鏡掃描圖

在同一植株上 (圖6)，牛膝菊的發(fā)育呈現(xiàn)出階段式現(xiàn)象，既有剛剛發(fā)育的花蕾，同時也有已成熟并開始散發(fā)的種子.不同階段的發(fā)育使得牛膝菊在整個花期中都可以進行繁殖、入侵.

圖6 牛膝菊在同一植株上不同發(fā)育階段的情況

在對牛膝菊的生活環(huán)境的調查中發(fā)現(xiàn)，在牛膝菊的發(fā)生區(qū)總會以密集成片的單優(yōu)勢植物群落出現(xiàn)(圖7)，大肆排擠本地植物，影響當?shù)刂参锛霸耘嘀参锏纳L，對許多寶貴的生物資源構成了巨大的威脅，大批當?shù)氐囊吧参镆虼耸チ松姝h(huán)境.

圖7 牛膝菊在東北林業(yè)大學主樓后面的爆發(fā)情況

3 討論

3.1 牛膝菊的分類學特征

牛膝菊為一年生草本植物，高70～80 cm.莖圓形，有細條紋，略被毛，節(jié)膨大，單葉對生，草質，卵圓形或披針狀卵圓形至披針形，長3.0～6.5 cm，寬1.5～4.0 cm，末端漸尖，基部寬楔形至圓形，上面綠色，下面淡綠，邊緣有淺圓齒，基生三出脈，葉脈在上面凹下，下面凸起.頭狀花序小，頂生或腋生，有長柄，外圍有少數(shù)白色舌狀花，盤花黃色.瘦果有角，頂端有鱗片[5].

3.2 牛膝菊入侵機理的分析

3.2.1 牛膝菊入侵的內因

1)牛膝菊的生殖特性.做為一年生植物，牛膝菊在新的生境中缺少昆蟲媒介，靠風媒傳粉，使傳粉順利進行；果實具傘狀結構，便于風媒傳播；種子階段性萌發(fā)，易于形成聚集種群，不至于被新的環(huán)境所淘汰.由此保證了牛膝菊的繁殖量個體，擴大其種源.

2)牛膝菊的傳播特性.牛膝菊的種子小，主要以種子為傳播途徑，隨風四散.牛膝菊種子在風力的作用下，人、牲畜或交通工具的攜帶下，可以傳播到不同的環(huán)境中.而且，牛膝菊的種子易隨大豆、小麥等作物種子調運傳播擴散，也可以隨種用材料、運輸工具攜帶傳播，借水流及鳥類、牲畜攜帶等傳播擴散，還可以被人的衣物等攜帶傳播擴散.當土壤裸露度較大，且土壤較疏松，表層土壤緊實度較低，就可以大面積爆發(fā).

3)牛膝菊對環(huán)境的適應特性.外來入侵植物往往能夠在不同生境內生存，具有較強的逆境適應能力和種群競爭能力，這有利于有害植物的入侵和暴發(fā)[6].牛膝菊之所以能迅速擴散，一個主要原因就是能適應和充分利用當?shù)氐沫h(huán)境條件，最終在競爭中占據(jù)主導地位而得以擴散.牛膝菊對養(yǎng)分條件要求不高，無論是貧瘠的土地還是肥沃的良田，均能生長.而且能夠適應潮濕的土壤環(huán)境.同時，牛膝菊具有強大的根系，能夠有效增強其在不良土壤環(huán)境下的固土能力，促進牛膝菊對土壤養(yǎng)分及水分的吸收，對其生長發(fā)育起到了一定的保障作用；發(fā)達的根區(qū)在土壤中通過須根的延伸可以更廣泛地吸收土壤養(yǎng)分和水分，與其他植物爭奪生態(tài)位，這使得牛膝菊能夠很快適應陌生環(huán)境，并在異地定居，繁衍后代.以上對環(huán)境的適應特性為該外來入侵物種植物的生長創(chuàng)造了充足的營養(yǎng)空間和生長空間，有助于它們最大限度地擴大入侵范圍.

3.2.2 牛膝菊入侵的外因

1)人為因素.缺乏有效的有害物種入侵預警機制，土地利用變化導致土地結構產(chǎn)生改變，交通運輸工具運輸過程中的無意攜帶功能等.

2)環(huán)境的改變.牛膝菊多爆發(fā)于平原地帶，在森林系統(tǒng)中較少發(fā)現(xiàn).當森林生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞時，入侵物種一旦侵入，由于沒有限制因子的作用，物種將進一步增值擴大，最終對原有的生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生影響.

[1]劉全儒，于明，周云龍.北京地區(qū)外來入侵植物的初步研究[J].北京師范大學學報：自然科學版，2002，38(3)：399-403.

[2]強勝，曹學章.外來雜草在我國的危害性及其管理對策[J].生物多樣性,2001，9(2)：188-195.

[3]范雪濤，馬月煒，于樹華，等.辣子草對3種農作物的化感作用[J].環(huán)境科學與技術,2007(10)：7-9.

[4]齊淑艷，徐文鐸.外來入侵植物粗毛牛膝菊在遼寧地區(qū)的新發(fā)現(xiàn)[J].遼寧林業(yè)科技,2008(4)：20-21.

[5]林镕,石鑄.中國植物志[M].北京：科學出版社，2005.

[6]任海，張倩媚，彭少麟.植物入侵與其他全球變化因子間的相互作用[J].熱帶地理，2002，22(3)：275-278.

The Study of the Exotic Invasive Plant Galinsona parviflora

LIKang，ZHENG Bao-jiang
(College of Life Science，Northeastern University,Harbin Hheilongjiang，150040)

Galinsoga parviflora are the experimentalmaterial.By scanning the flowers and pollen of the Galinsoga parviflora with the electron microscopy.Study both themicro and macro aspects of its invasive ability.The results：Galinsoga parviflora invasion of their internal reproductive characteristics and environmental adaptation features，while the external causes of human self-developmentand the lack of the natural enemies in the food chain.

galinsona parviflora；flower and pollen；invasive

Q94-3 A

A

1674-0874(2010)02-0069-03

∶2009-12-25

∶李康(1984-)，男，山西懷仁人，在讀碩士，研究方向：植物胚胎學，植物保護.

〔編輯 楊德兵〕