近十年入侵植物紫茎泽兰研究进展

第３４卷第２期　Ｖ０Ｉ．３４，Ｎｏ．２　草业科学　

ＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＬ　ＳＣＩＥＮＣＥ　２８３—２９２　

２／２０１７　

ＤＯＩ：１０．１１８２９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１—０６２９．２０１６—０１９４　李霞霞，张钦弟，朱殉之．近十年入侵植物紫茎泽兰研究进展．草业科学，２０１７，３４（２）：２８３—２９２．　Ｌｉ　Ｘ　Ｘ，Ｚｈａｎｇ　Ｑ　Ｄ，Ｚｈｕ　Ｘ　Ｚ．Ｐｒｏｇｒｅｓｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　０１３　ｉｎｖａｓｉｖｅ　ｐｌａｎｔ　ｓｐｅｃｉｅｓ　Ｅｕｐａｔｏｒｉｕｍ　ａｄｅｎｏｐｈｏｒｕｍ　ｏｖｅｒ　ｔｈｅ　ｌａｓｔ　ｄｅｃａｄｅ．Ｐｒａｔａｃ—　ｕｌｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ，２０１７，３４（２）：２８３—２９２．　

近十年入侵植物紫茎泽兰研究进展　

李霞霞　，张钦弟　，朱殉之　（１．山西师范大学生命学院，山西临汾０４１００４；２．江苏科技大学生物技术学院，江苏镇江Ｚ１２０１８）　

摘要：紫茎泽兰（Ｅ“ｐａｔｏｒｉｕｍ　ａｄｅｎｏｐｈｏｒｕｍ）是我国危害最为严重的入侵植物，对农业、畜牧业和生态环境造成了严重　的危害。本文从紫茎泽兰的生物学特性、入侵机制、入侵的生态学效应、防治与利用等方面总结了近十年紫茎泽兰的研　究成果；概述了紫茎泽兰生殖和物候特征等有利于入侵的生物学特性，阐明了有利于其扩张的生理因素；总结了紫茎泽　兰入侵的分子生物学机制和化学机制，紫茎泽兰入侵对生态系统中微生物和土壤生化性质的影响；介绍了紫茎泽兰防　除、替代控制和利用方面的进展；指出应加强化感物质的降解和影响机制、化感物质与微生物群落间关系的研究，以及从　变害为利的角度出发挖掘紫茎泽兰的利用价值；提出自然条件下对紫茎泽兰的种群建立、群落演替方面研究的重要性。　关键词：紫茎泽兰；生物入侵；生物学特性；入侵机制；生态效应　中图分类号：￥４５　文献标志码：Ａ　文章编号：１００ｌ一０６２９（２０１７）２－０２８３—１０　

Ｐｒｏｇｒｅｓｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　ｉｎｖａｓｉｖｅ　ｐｌａｎｔ　ｓｐｅｃｉｅｓ　Ｅｕｐａｔｏｒｉｕｍ　ａｄｅｎｏｐｈｏｒｕｍ　ｏｖｅｒ　ｔｈｅ　ｌａｓｔ　ｄｅｃａｄｅ　

Ｌｉ　Ｘｉａ～ｘｉａ　～，Ｚｈａｎｇ　Ｑｉｎ—ｄｉ　，Ｚｈｕ　Ｘｕｎ—ｚｈｉ　（１．Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｌｉｆｅ　ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｓｈａｎｘｉ　Ｎｏｒｍａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｌｉｎｆｅｎ　０４１００４，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｊｉａｎｇｓｕ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｚｈｅｎｊｉａｎｇ　２１２０１８，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｅｕｐａｔｏｒｉｕｍ　ａｄｅｎｏｐｈｏｒｕｍ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｍｏｓｔ　ｉｎｖａｓｉｖｅ　ｗｅｅｄ　ｉｎ　Ｃｈｉｎａ　ａｎｄ　ｈａｓ　ｃａｕｓｅｄ　ｅｎｏｒｍｏｕｓ　ｌｏｓｓｅｓ　ｔｏ　ａｇｒｉ—　ｃｕｌｔｕｒｅ，ｔｈｅ　ｌｉｖｅｓｔｏｃｋ　ｉｎｄｕｓｔｒｙ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ．Ｔｈｉｓ　ｒｅｖｉｅｗ　ｆｏｃｕｓｅｓ　ｏｎ　Ｅ．ａｄｅｎｏｐｈｏｒｕｍ　ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ　ｃｈａｒ—　ａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｉｎｖａｓｉｏｎ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ，ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　ｉｎｖａｓｉｏｎｓ，ａｎｄ　ｃｏｎｔｒｏｌｓ　ａｎｄ　ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｓ，ａｎｄ　ｓｕｍｍａｒｉｚｅｓ　ｔｈｅ　ｐｒｏｇｒｅｓｓ　ｏｆ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　Ｅ．ａｄｅｎｏｐｈｏｒｕｍ　ｏｖｅｒ　ｔｈｅ　ｐａｓｔ　ｄｅｃａｄｅ．Ｗｅ　ｒｅｖｉｅｗ　ｒｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｐｈｅｎｏｌｏｇｉｃａｌ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　０ｆ　Ｅ．ａｄｅｎｏｐｈｏｒｕｍ，ｗｈｉｃｈ　ｉｌｌｕｍｉｎａｔｅｓ　ｔｈｅ　ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ　ｆａｃｔｏｒｓ　ｔｈａｔ　ｃｏｕｌｄ　ｂｅｎｅｆｉｔ　ｉｔｓ　ｅｘｐａｎｓｉｏｎ．　Ｔｈｅｎ，ｗｅ　ｓｕｍｍａｒｉｚｅ　ｔｈｅ　ｍｏｌｅｃｕｌａｒ，ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ，ａｎｄ　ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ　ｏｆ　Ｅ．ａｄｅｎｏｐｈｏｒｕｍ　ｉｎｖａｓｉｏｎ，ａｎｄ　ｃｌａｒｉｆｙ　ｉｔｓ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｎ　ｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍｓ　ａｎｄ　ｓｏｉｌ　ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ　ａｎｄ　ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ．Ｗｅ　ｓｕｍｍａｒｉｚｅ　ｔｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｏｎ　ｃｏｎｔｒｏｌｓ，ｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔｓ，ａｎｄ　ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　Ｅ．ａｄｅｎｏｐｈｏｒｕｍ．Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ａｌｓｏ　ｐｏｉｎｔｓ　ｏｕｔ　ｔｈａｔ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ｏｆ　ａｌｌｅｌｏｐａｔｈｉｃ　ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ａｌｌｅｌｏｃｈｅｍｉｃａｌｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｍｉｃｒｏｂｉａｌ　ｃｏｍｍｕｎｉ—　ｔｙ　ｓｈｏｕｌｄ　ｂｅ　ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｅｄ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ　ｖａｌｕｅ　ｏｆ　Ｅ．ａｄｅｎｏｐｈｏｒｕｍ　ｓｈｏｕｌｄ　ｂｅ　ｅｘｐｌｏｒｅｄ．Ｔｈｅ　ｉｍｐｏｒｔａｎｃｅ　ｏｆ　ｓｔｕｄｉｅｓ　ｏｎ　ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ　ｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ　ｓｕｃｃｅｓｓｉｏｎ　ｏｆ　Ｅ．ａｄｅｎｏｐｈｏｒｕｍ　ｕｎｄｅｒ　ｎａｔｕｒａｌ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ｉｓ　ｅｍｐｈａｓｉｚｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｅｕｐａｔｏｒｉｕｍ　ａｄｅｎｏｐｈｏｒｕｍ；ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ　ｉｎｖａｓｉｏｎ；ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ　ｃｈａｒａｃｔｅｒ；ｉｎ；＇ａｓｉｏｎ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ；ｅｃｏｌｏｇ—　ｉｃａｌ　ｅｆｆｅｃｔ　Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ　ａｕｔｈｏｒ：Ｚｈｕ　Ｘｕｎ－ｚｈｉ　Ｅ—ｍａｉｌ：ｚｘｚ４　１　２＠ｓｉｎａ．ｃｏｍ　

收稿日期：２０１６－０４～１４　接受日期：２０１６－０６～１３　基金项目：国家自然科学基金青年项目（３１３００４６６）；江苏省自然科学基金青年项目（ＢＫ２０１３０４６１）；江苏科技大学高层次人才科研启动基金项　目（６３５２１１２０４）　第一作者：李霞霞（１９８９一），女，山西朔州人，在读硕士生，主要从事生物入侵与植被生态学研究。Ｅ—ｍａｉｌ：１１　７９０６１２７０＠ｑｑ．ｔｏｍ　通信作者：朱殉之（１９８３一），男，江苏泰州人，副教授，博士，主要从事生物入侵与生物多样性研究。Ｅ—ｍａｉｌ：ｚｘｚ４１２＠ｓｉｎａ．ｃｏｍ　

ｈｔｔｐ：／［ｃｙｋｘ．１ｚｕ．ｅｄｕ．ｃｎ　２８４　草业科学　第３４卷　紫茎泽兰（Ｅｕｐａｔｏｒｉｕｍ　ａｄｅｎｏｐｈｏｒｕｍ）是一种多　年生半灌木［１］，有多个英文名，如：ｃｒｏｆｔｏｎ　ｗｅｅｄ，ｅｕｐａ－　ｔｏｒｙ，ｓｔｉｃｋｙ　ｓｎａｋｅｒｏｏｔ等　］。原产于美洲墨西哥至哥　斯达黎加一带，后作为观赏植物引种到欧洲，后再引种　到澳大利亚和亚洲，现已广泛分布在热带、亚热带地区　的３Ｏ多个国家　］。２００３年，紫茎泽兰被我国环保总　局确定为最重要的１６种外来入侵生物之一［４］。　紫茎泽兰具有强大的入侵性和生态适应性，通过　释放化感物质改善土壤微环境，使当地其它植物的生　长受到抑制，甚至消失，且在短时间内能生根发芽，快　速发展为单优群落。紫茎泽兰的入侵造成生物多样性　的减少和丧失以及生态系统不可逆转的破坏，间接影　响和危害畜牧业的发展，导致巨大的经济损失＿５１。目　前，紫茎泽兰在我国的入侵形式十分严峻，表现出显著　的时问和空间变化：在１９４０年到１９５０年间传播相对　较慢，而最快速的大范围扩张发生在２Ｏ世纪８Ｏ年代。　在１９６０年之前，紫茎泽兰主要在云南省南部地区生　长，１９６０年到１９９０年，占地面积扩大４倍，从１９９０年　到２００３年，紫茎泽兰已经进一步蔓延，遍布１１万多　ｋｍ。［１７。　要探索紫茎泽兰实现成功入侵，跨越各大洲并在　我国西南地区独自成片旺盛生长的原因，要实现有效　控制其不断蔓延趋势，同时达到原有的生态系统不遭　受破坏的目的，就要从紫茎泽兰完整的入侵过程来诠　释，并从中找到突破点，找到可以控制的区域，从而实　现有效控制其繁衍、谨防危害更大、更广泛的地区。生　物入侵是一个有序的生态过程［６］，包括传人、定殖、潜　伏、扩散和暴发５个阶段，研究紫茎泽兰的入侵机制并　找到对其有效的控制方案，需要从个体、种群、种问、群　落、生态系统各个方面分别来探究紫茎泽兰的入侵潜　能、遗传分化、生态适应及其系统抵御的过程　。国内　外对紫茎则兰的研究已有很多，为此本文分别从紫茎　泽兰的生物学特性、入侵机制、入侵的生态效应、防治　与利用做一总结与展望，期望对以后的研究有所帮助。　１紫茎泽兰的生物学特性　紫茎泽兰具有强大的生殖能力。有性生殖方面，　紫茎泽兰结实量巨大，种子小又轻，带冠毛，成熟季节　与春夏时期人们常见的漫天飞舞的杨柳种子极其相　似Ｅｌｉ。再加上每株年产种子约１万粒，可形成的种子　雨量大。紫茎泽兰的传播方式包括风、水，或人类、动　物的不经意携带，在荒地、路边、田地等处都可生长　］。　紫茎泽兰具有长久性的种子库，进入土壤深层的紫茎　泽兰种子越多，种子库就越大，对紫茎泽兰幼苗的补充　和定居越有利。当播种深度达５　ｃｍ时，种子萌发率虽　低，但死亡率为零ｌ８］。有研究表明，在重度入侵地区，　紫茎泽兰种子在土壤各层的分布均无较大差异，且在　５—１０　ｃｍ土层内种子也能正常萌发不受影响＿ｇ］。种　子库的存在为紫茎泽兰的种群动态和多样性的维持提　供了重要的物质基础＿１　。无性生殖方面，紫茎泽兰根　茎都具有生根发芽能力，都可进行无性繁殖＿】　。　紫茎泽兰有独特的物候特征。紫茎泽兰物候特征　与当地种有差异，其季节性的优势特征对紫茎泽兰的　入侵机制起到较大的促进作用。紫茎泽兰开花早，相　比当地植物而言，植物营养生长阶段较长，因而具潜在　的高产量，使其获得强大的竞争能力。有研究表明，紫　茎泽兰将更多的生物量分配到植株的地上部分，进一　步促进植物长高，增加了对光的捕获能力，从而促进自　身生物量的积累，这样的“策略”足以让入侵种替代周　围的当地物种１］　。同时紫茎泽兰被证明具有特定的　高叶面积和较高的气孔传导性，叶寿命和总叶面积也　同样大于当地种，这使得在寒冬季节，在当地植物叶片　凋落、处于休眠和半休眠状态的时候，入侵者仍保持大　面积的叶片与活跃的光合作用，促进其不只在冬季直　接积累额外的生物量，也在早春对当地同类物种间接　起到遮光作用。这些优势都有利于其高效捕捉和利用　资源，促进入侵种利用当地种不能利用的资源，从而实　现成功入侵ｕ　。　紫茎泽兰表型可塑性较强。研究表明，紫茎泽兰　不同种源种群在株高、冠宽、分枝数方面可塑性都很　高，冈此，紫茎泽兰在逆境胁迫下，可以通过调节自身　的性状、生理特性等适应环境的突变，提高成活率口　。