全球气候变化除引起气温的改变外, 还会引起降雨在时间和空间上的变化(如降雨年型的变化)。有研究表明, 快速变化的气候有利于具有较强的环境耐受能力、种间竞争能力、种子传播能力等特点的外来植物的入侵。降雨波动对我国外来杂草反枝苋入侵大豆田会产生怎样的影响呢? 为回答这个科学问题, 我们以反枝苋和大豆为研究对象, 在遮雨棚内人工浇水模拟正常、欠缺、丰沛三种降雨年型, 采用盆栽试验的方法, 研究两种植物在单种和混种条件下的株高、相对生长速率和总生物量等生长指标。

降雨年型变化下反枝苋和大豆株高和生物量积累有什么差异?

随降雨量减少, 反枝苋与大豆的株高、总生物量均降低, 且反枝苋均比大豆具有更高的株高和总生物量, 这很可能与反枝苋为C4植物, 大豆为C3植物相关; 混种大豆株高、总生物量均低于单种大豆, 说明种间竞争降低了大豆的株高和总生物量, 大豆的竞争能力与反枝苋相比较弱(图2和图3)。

降雨年型变化下反枝苋和大豆相对生长速率有什么不同？

不论单种还是混种栽培条件下, 两物种均在6月时相对生长速率最大, 且反枝苋的相对生长速率值显著高于大豆, 7月之后则低于大豆(图5), 这可能是与大豆生育时期长、反枝苋生育时期短有关。

降雨年型对反枝苋和大豆的竞争有什么影响？

进入7月之后大豆相对生物量的最大值出现在降雨丰沛年, 而反枝苋相对生物量的最大值出现在降雨欠缺年(图6), 说明大豆在降雨增加时获得更大的竞争优势, 而反枝苋则相反。相对于降雨丰沛年, 降雨欠缺年对反枝苋的入侵更有利。

综上, 不论在何种降雨年型下外来杂草反枝苋均能在与大豆的竞争中获得优势地位, 尤以降雨欠缺年为甚, 其可以在较广的降雨变化范围内保持较高的株高、相对生长速率及总生物量,很可能是其成为全世界范围内降雨变化背景下成功入侵的重要生物学特点。