施肥對農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，以入侵農田生態系統的入侵植物和本地植物作為研究對象，研究了施肥對入侵植物和本地植物光合作用特性的影響。結果表明，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顯著差異；施肥能顯著提高入侵植物的氣孔導度，對本地植物的氣孔導度未產生顯著影響；此外，施肥還能顯著提高入侵植物和本地植物的葉面積。

關鍵詞 施肥；植物入侵；農田雜草；光合作用；整合分析

中圖分類號 Q948；S765.1 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）23-0148-01

植物入侵是當今生態學領域的熱點問題，植物入侵能夠對各種生態系統造成威脅，也會對農業生產活動造成嚴重破壞[1]。探究植物入侵對農田生態系統的影響對于有效治理農田植物入侵具有重要意義。施肥是提高農田土壤肥力的一項重要措施，有利于提高農業生產力，增加農民收入，但施肥是否會促進農田外來植物的入侵、是否會對農田入侵雜草產生影響目前還不清楚。

因此，本研究將利用整合分析的方法，以入侵農田生態系統的入侵植物和本地植物作為研究對象，探索施肥這一農業生產活動對農田生態系統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獨立研究通過軟件進行運算進而得出一致結論的研究。本研究將采用整合分析的方法研究施肥對植物入侵農業生態系統的影響。利用中英文關鍵詞“農業”“植物入侵”“施肥”在數據庫“web of science”“中國知網”中搜索相關文獻，然后利用以下標準對文獻進行篩選：一是研究中必須同時包含入侵植物和本地植物的數據；二是研究中施肥必須包含對照組和試驗組，其中施肥為試驗組，不施肥為對照組；三是對于含有施肥梯度的研究僅使用梯度兩端的數據；四是本研究僅關注非競爭條件下的研究；五是本研究只關注草本入侵植物。

對于篩選出的文獻，從中挖掘出凈光合作用速率、氣孔導度、葉面積數據，然后對挖掘出的數據進行如下轉換：

lnRR=ln（Xt /Xc）

其中，Xt代表施肥試驗組，Xc代表不施肥對照組。lnRR代表效應值。當效應值包含0時，代表施肥對植物沒有影響；當效應值不包含0時，代表施肥對植物產生顯著性影響；當效應值大于0時，代表施肥對研究指標產生了正效應；當效應值小于0時，代表施肥對研究指標產生了負效應。當兩者置信區間重疊時，代表二者沒有顯著差異。整合分析過程中使用了R軟件。

2 結果與分析

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%。施肥對入侵植物和本地植物凈光合作用速率的提高程度并沒有顯著差異（p>0.05）。

2.2 氣孔導度

從圖2可以看出，施肥可以顯著提高入侵植物的氣孔導度（0.212 2，0.058 1～0.454 4），對本地植物的氣孔導度沒有顯著影響（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%。施肥對入侵植物和本地植物凈光合作用速率的提高程度無顯著差異（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%。施肥對入侵植物和本地植物葉面積的提高程度無顯著差異（p>0.05）。

3 結論與討論

入侵植物通常在入侵地表現出比本地植物更強的競爭能力，如更高的生物量、更強的化感作用[2-3]。因此，可以通過比較入侵植物和本地植物的生物學特征探索外來植物成功入侵的機理[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植物成功入侵農田生態系統的機理。研究利用整合分析的方法發現施肥能夠顯著改變入侵植物和本地植物的凈光合作用速率、氣孔導度和葉面積，但是入侵植物和本地植物的凈光合作用速率、氣孔導度和葉面積對施肥的響應程度都沒有顯著差異（p>0.05），說明在農田生態系統中，入侵雜草并未通過提高自身的光合作用特性提高其對農田生態系統的入侵力[6]。因此，在探索農田生態系統中外來雜草入侵機理的研究中，可以更多地關注入侵植物的非光合特性，如菌根共生系統、化感作用等。本研究為農田外來雜草入侵機理的研究提供了數據支持。

4 參考文獻

[1] PIMENTEL D，LACH L，ZUNIGA R，et al.Environmental and economic costs of nonindigenous species in the United States[J].BioScience，2000，50：53-65.

[2] DAVIS M A，GRIME J P，THOMPSON K.Fluctuating resources in plant communities：a general theory of invasibility[J].Journal of Ecology，2000， 88：528-534.

[3] HWANG B C，LAUENROTH W K.Effect of nitrogen，water and neighbor density on the growth of Hesperis matronalis and two native perennials[J].Biological Invasions，2008，10：771-779.

[4] BUNN R A，RAMSEY P W，LEKBERG Y，et al.Do native and invasive plants differ in their interactions with arbuscular mycorrhizal fungi？ A meta-analysis[J].Journal of Ecology，2015，103：1547-1556.

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