氮沉降与CO2浓度升高交互影响下入侵薇甘菊和飞机草的资源配置策略

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
31100411
项目类别：
青年科学基金项目
资助金额：
24.0万
负责人：
张玲玲
依托单位：
中国科学院华南植物园
学科分类：
C0313.可持续生态学
结题年份：
2014
批准年份：
2011
项目状态：
已结题
起止时间：
2012-01-01 至2014-12-31

项目参与者：
刘素萍；鲁显楷；李炯；侯恩庆；向慧敏；汪学金；王瑜；
关键词：
氮沉降薇甘菊飞机草资源配置 CO2浓度升高

项目摘要

氮沉降和CO2浓度升高是影响全球变化的重要环境问题，认识入侵植物对这种环境的适应性是预测未来生境下外来植物入侵分布的重要生态学问题。植物适应环境的物质基础是资源，分析氮沉降和CO2浓度升高交互影响下入侵植物获取资源、配置资源的特点是深入认识入侵植物应对这种环境的重要切入点。本项目选择在华南地区广泛分布并危害严重的两种入侵杂草薇甘菊和飞机草为实验材料，进行氮沉降和大气CO2浓度升高交互作用的控制实验，测定两种杂草的(1)水分利用效率和生物量；(2)光合能力和叶构建成本；(3)各组织氮含量和叶氮分配，研究植物对水分、特别是碳和氮资源的获取和配置策略。通过比较分析，探讨两种入侵植物应对氮沉降和CO2浓度升高的资源利用策略及其生态机理，初步揭示氮沉降和CO2浓度升高下它们的适应性变化及适应代价，合理预测未来生境下两种植物入侵能力大小和入侵分布方向，并希望从资源角度对两种入侵杂草的防治提出方法。

结项摘要

氮沉降和CO2浓度升高是影响全球变化的重要环境问题，认识入侵植物对这种环境的适应性是预测未来生境下外来植物入侵分布的重要生态学问题。在生物学入侵研究中，经常忽略磷（P）的作用，在很多陆地生态系统中P缺乏是非常常见的，且P供应也直接控制着植物的光合作用。本项目选择在华南地区广泛分布并危害严重的两种入侵杂草薇甘菊和飞机草为实验材料，进行加N,加P和加NP与大气CO2浓度升高交互作用的控制实验，研究实验处理下两种入侵杂草对水分、特别是碳和氮资源的获取和配置策略。研究结果表明：.1）CO2浓度升高，两种杂草的水分利用效率有显著升高，且薇甘菊水分利用效率提高的幅度大于飞机草。.2）CO2浓度升高，NP、N和对照处理的杂草叶生物量比下降，根和茎生物量比升高，而P处理表现相反的效果。P添加降低杂草生物量，尤其飞机草。.3）升高的CO2和/或者N和NP 添加增加了两种杂草的Rubisco含量，水溶性蛋白含量和SDS可溶性蛋白含量，增加光合机构N投入，减少细胞壁蛋白含量，加速其生长。.4）CO2升高，两种杂草的光合速率提高，叶碳构建成本降低，这也是促进快速生长的一种方法。CO2浓度升高下添加N和NP溶液，促进杂草生长。.5）环境CO2浓度下，P添加降低杂草光合机构N投入，对叶碳构建成本影响不大，说明在现在的CO2水平下高土壤P将会降低杂草的入侵性，尤其飞机草。. 本项目的研究结果为理解未来CO2浓度升高和N沉降持续增加下，植物入侵潜力提供了理论性基础。且我们从资源利用角度发现P添加不利于杂草生长，为杂草的生物防治提供了一个继续深入研究的方法。