生物入侵对当地经济和生态环境造成了不可忽视的影响,已经广泛引起了人们的关注。探索防治外来入侵植物逐渐成为研究热点,其中以入侵植物与乡土植物的相互作用关系为研究重点,广泛开展了包括化感作用及竞争等相互作用关系的研究。本研究以入侵海南岛广大地区的3种菊科植物:三叶鬼针草(Bidens pilosa)、假臭草(Eupatorium catarium)、南美蟛蜞菊(Wedelia trelobata)为主要研究对象,探索利用植物种间的相互作用机制来对这些入侵植物进行生物防控的方法。开展了入侵植物之间的化感互作研究,乡土植物苦楝(Melia azedarach)、白背叶(Mallotus apelta)、三桠苦(Melicope pteleifolia)等对入侵植物的化感抑制研究,以生长型为灌木的乡土植物基及树(Carmona microphylla)与草本的入侵植物的生长竞争研究。主要结果如下:入侵植物之间的化感作用生物防控研究。用入侵植物的浸提液处理其他入侵植物的种子,观察种子萌发受到的影响,研究入侵植物之间的化感作用。结果显示:三叶鬼针草(30-50g/L的浓度)和假臭草(30-50g/L的浓度)之间有强烈的相互抑制作用,且抑制作用随着浸提液浓度的增大而增强;南美蟛蜞菊(15-50g/L的浓度)对假臭草和三叶鬼针草则表现出了不同程度的促进作用。三叶鬼针草和假臭草之间的强烈互相抑制作用可以用来对其进行生物防控。此外,用这三种菊科入侵植物浸提液的GC-MS分析结果中浓度较高、植物体内分布广泛的邻苯二酚和2,3-丁二醇进行单一化合物作用实验,结果显示:在1-10mmol/L的浓度范围内邻苯二酚对假臭草和三叶鬼针草的种子萌发和幼苗生长均有较强的抑制作用,在很低浓度(1mmol/L)就可显著抑制其种子萌发和幼苗生长,浓度略高时,假臭草和三叶鬼针草的种子完全不能萌发。在1-10mmol/L的浓度范围内2,3-丁二醇对假臭草和三叶鬼针草的种子萌发和幼苗生长也具有强烈的抑制作用,且这种抑制作用随着浓度增大而增强,相较之下,三叶鬼针草对2,3-丁二醇比假臭草更为敏感。这两种化学物质均有望用来开发除草剂。乡土植物对入侵植物的化感作用生物防控研究。用5种海南乡土植物苦楝、白背叶、三桠苦、海芋(Alocasia macrorrhiza)和假蒟(Piper sarmentosum)的浸提液(15-50g/L的浓度)处理假臭草和三叶鬼针草的种子,观察种子萌发受到的影响。结果显示:海芋和假蒟对入侵种的种子萌发作用不显著。苦楝、白背叶和三桠苦对假臭草和三叶鬼针草均具有显著的抑制作用,尤其是苦楝的浸提液,当其浓度较高时(30g/L),两种入侵植物的种子基本不能萌发,且对已萌发的幼苗的抑制作用也最为强烈,对假臭草和三叶鬼针草的抑制作用较白背叶和三桠苦强烈。苦楝、白背叶和三桠苦的浸提液对假臭草的抑制作用强度整体表现为为苦楝>三桠苦>白背叶,对三叶鬼针草的抑制作用强度则为苦楝>白背叶>三桠苦。相较之下,苦楝最有化感抑制潜力,可以考虑用苦楝浸提液做为对这两种菊科入侵植物的生物抑制剂,原料具有易获得性,且无环境污染的隐患。(3)乡土植物与入侵植物的生长竞争防控研究。乡土植物基及树分别与入侵植物三叶鬼针草和南美蟛蜞菊以不同数量配置混合种植在样方(1 m×1 m)中,进行为期1年的实验,观察生长竞争情况。结果显示:基及树对三叶鬼针草的株高表现出了一定的抑制趋势,混种基及树的数量越多,趋势越明显。在12株基及树与8株及30株三叶鬼针草混种的处理条件下,基及树对三叶鬼针草的生物量的抑制作用最为显著,三叶鬼针草的生物量显著低于单纯种植8株(P=0.035)和30株(P=0.019)三叶鬼针草的处理组。光合作用方面,12株基及树与8株三叶鬼针草混种的处理组中三叶鬼针草的光合速率最小,且混种不同株数基及树的三叶鬼针草样方中,三叶鬼针草的光合速率均不同程度低于单纯种植三叶鬼针草的对照组,基及树表现出了一定的抑制作用。对于南美蟛蜞菊,基及树在盖度方面对其有显著的抑制作用,且表现出了随着基及树相对数量的增加其抑制作用增强的趋势,12株基及树与30株南美蟛蜞菊混种的处理组中,南美蟛蜞菊的盖度在四次测定中均显著低于单纯种植30株南美蟛蜞菊的处理组(P<0.05)。在光合作用方面,各组混种有不同数量基及树的南美蟛蜞菊样方中,南美蟛蜞菊的净光合速率均小于单纯种植南美蟛蜞菊的处理组,基及树对南美蟛蜞菊的光合作用表现出了一定的抑制趋势。南美蟛蜞菊是多年生入侵草本,而基及树作为一种多年生的灌木种,它们之间的“较量”结果还需要长期的观察。对于乡土种基及树,其株高、冠幅、基径、盖度和生物量上均受到两种入侵植物不同程度的抑制,受三叶鬼针草的抑制作用较强烈,相比之下,南美蟛蜞菊对其的影响并不显著。同样在光合作用方面,基及树在一年的生长期内株高增长较草本少,而三叶鬼针草相对占株高优势,对基及树的光合作用抑制作用较明显,但到了后期三叶鬼针草出现衰老倒伏时,基及树受到的光照限制大大减小。在生物量上,与三叶鬼针草混种时基及树的生物量低于与南美蟛蜞菊混种及单纯种植基及树的处理组。整体上,在一年的生长期内,三叶鬼针草对基及树的抑制作用较南美蟛蜞菊强,但三叶鬼针草是一年生草本,基及树则是多年生灌木,若将实验持续几年,其结果对入侵植物的防控可能更有参考价值。总之,在本研究中,使用基及树“围堵”两种入侵植物均表现出了一定的的抑制趋势。基及树作为一种灌木,虽然其生长较为缓慢,但其冠幅大、枝条丛生,对其他植物的阻挡遮蔽优势更不可小视。因此我们认为,基及树有望成为能够生物防控这两种入侵植物的乡土种,具体的作用效果还需要长期持续观测。