施肥对农田入侵杂草光合作用特性的影响

袁晓霞

摘要 本研究利用整合分析的方法，以入侵农田生态系统的入侵植物和本地植物作为研究对象，研究了施肥对入侵植物和本地植物光合作用特性的影响。结果表明，施肥能显著提高本地植物和入侵植物的净光合作用速率，入侵植物和本地植物的光合作用速率提高程度无显著差异；施肥能显著提高入侵植物的气孔导度，对本地植物的气孔导度未产生显著影响；此外，施肥还能显著提高入侵植物和本地植物的叶面积。

关键词 施肥；植物入侵；农田杂草；光合作用；整合分析

中图分类号 Q948；S765.1 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）23-0148-01

植物入侵是当今生态学领域的热点问题，植物入侵能够对各种生态系统造成威胁，也会对农业生产活动造成严重破坏[1]。探究植物入侵对农田生态系统的影响对于有效治理农田植物入侵具有重要意义。施肥是提高农田土壤肥力的一项重要措施，有利于提高农业生产力，增加农民收入，但施肥是否会促进农田外来植物的入侵、是否会对农田入侵杂草产生影响目前还不清楚。

因此，本研究将利用整合分析的方法，以入侵农田生态系统的入侵植物和本地植物作为研究对象，探索施肥这一农业生产活动对农田生态系统入侵植物和本地植物光合作用特性的影响。

1 材料与方法

整合分析是指把多个独立研究通过软件进行运算进而得出一致结论的研究。本研究将采用整合分析的方法研究施肥对植物入侵农业生态系统的影响。利用中英文关键词“农业”“植物入侵”“施肥”在数据库“web of science”“中国知网”中搜索相关文献，然后利用以下标准对文献进行筛选：一是研究中必须同时包含入侵植物和本地植物的数据；二是研究中施肥必须包含对照组和试验组，其中施肥为试验组，不施肥为对照组；三是对于含有施肥梯度的研究仅使用梯度两端的数据；四是本研究仅关注非竞争条件下的研究；五是本研究只关注草本入侵植物。

对于筛选出的文献，从中挖掘出净光合作用速率、气孔导度、叶面积数据，然后对挖掘出的数据进行如下转换：

lnRR=ln（Xt /Xc）

其中，Xt代表施肥试验组，Xc代表不施肥对照组。lnRR代表效应值。当效应值包含0时，代表施肥对植物没有影响；当效应值不包含0时，代表施肥对植物产生显著性影响；当效应值大于0时，代表施肥对研究指标产生了正效应；当效应值小于0时，代表施肥对研究指标产生了负效应。当两者置信区间重叠时，代表二者没有显著差异。整合分析过程中使用了R软件。

2 结果与分析

2.1 净光合速率

从图1可以看出，施肥可以显著提高入侵植物（0.189 1， 0.112 5～0.265 7）和本地植物（0.234 1，0.134 0～0.334 2）的净光合作用速率。其中，入侵植物的净光合作用速率提高了18.9%，本地植物的净光合作用速率提高了23.4%。施肥對入侵植物和本地植物净光合作用速率的提高程度并没有显著差异（p>0.05）。

2.2 气孔导度

从图2可以看出，施肥可以显著提高入侵植物的气孔导度（0.212 2，0.058 1～0.454 4），对本地植物的气孔导度没有显著影响（0.338 3，-0.009 3～0.730 6），入侵植物的净光合作用速率提高了21.2%。施肥对入侵植物和本地植物净光合作用速率的提高程度无显著差异（p>0.05）。

2.3 叶面积

从图3可以看出，施肥可以显著提高入侵植物（1.240 9， 0.941 4～1.540 4）和本地植物（1.011 3，0.658 0～1.366 6）的叶面积。其中，入侵植物的叶面积提高了124%，本地植物的叶面积提高了101%。施肥对入侵植物和本地植物叶面积的提高程度无显著差异（p>0.05）。

3 结论与讨论

入侵植物通常在入侵地表现出比本地植物更强的竞争能力，如更高的生物量、更强的化感作用[2-3]。因此，可以通过比较入侵植物和本地植物的生物学特征探索外来植物成功入侵的机理[4-5]。

本研究希望利用入侵植物和本地植物的比较研究外来植物成功入侵农田生态系统的机理。研究利用整合分析的方法发现施肥能够显著改变入侵植物和本地植物的净光合作用速率、气孔导度和叶面积，但是入侵植物和本地植物的净光合作用速率、气孔导度和叶面积对施肥的响应程度都没有显著差异（p>0.05），说明在农田生态系统中，入侵杂草并未通过提高自身的光合作用特性提高其对农田生态系统的入侵力[6]。因此，在探索农田生态系统中外来杂草入侵机理的研究中，可以更多地关注入侵植物的非光合特性，如菌根共生系统、化感作用等。本研究为农田外来杂草入侵机理的研究提供了数据支持。

4 参考文献

[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.

[5] THOMSEN M A，CORBIN J D，D′ANTONIO C M.The effect of soil nitrogen on competition between native and exotic perennial grasses from northern coastal California[J].Plant Ecology，2006，186：23-35.

[6] 叶万辉，冯惠玲.外来入侵杂草薇甘菊及其伴生种基本光合特性的比较[J].热带亚热带植物学报，2000，8（2）：139-146.endprint