入侵植物空心莲子草对镉污染、营养富集及水温升高的多维响应机制研究

针对淡水生态系统中入侵植物与多重环境胁迫的交互作用问题，研究人员通过控制实验探究了空心莲子草(Alternanthera philoxeroides)对Cd2+(0/1 mg L?1)、营养水平(0/10 mL L?1)和水温(25/35℃)的响应。发现高营养条件促进生长而镉抑制生物量，高温通过增强营养效应提升入侵潜力，为预测气候变化下入侵植物爆发风险提供理论依据。

　　

淡水生态系统正面临入侵植物扩散、重金属污染、富营养化和气候变暖的多重威胁。其中空心莲子草(Alternanthera philoxeroides)作为中国广泛分布的入侵物种，其应对复合胁迫的响应机制尚不明确。为解析这一科学问题，来自邯郸市科学技术研究与发展计划项目团队的研究人员设计了三因素交互实验，相关成果发表在《Aquatic Botany》。研究采用温室控制实验，通过设置镉浓度(0/1 mg L^?1 Cd²⁺)、霍格兰营养液浓度(0/10 mL L^?1)和水温梯度(25/35℃)的完全交叉设计，系统测量了生物量、分枝数等生长指标。

【Plant species】
实验选用源自南美的空心莲子草，该物种具有极强的克隆繁殖能力，能通过茎段碎片在水体中快速扩散。

【Effect of cadmium, nutrient, and temperature on biomass】
镉处理使植株总生物量降低23.7%，主要抑制根系发育；而高营养条件使生物量提升41.2%。值得注意的是，高温虽未直接影响生物量，但与高营养产生协同效应——在35℃条件下，营养促进效果比25℃时增强18.5%。

【Response of biomass to cadmium, nutrient, and temperature】
镉通过破坏叶绿素合成和酶活性抑制生长，而营养添加可部分缓解镉毒性。三因素交互分析显示，仅根冠比存在显著三重交互效应(P<0.05)，表明不同器官对环境胁迫的响应存在异质性。

结论指出，在气候变暖背景下，富营养化水体将显著提升空心莲子草的入侵风险。该研究首次揭示了水温调节营养-重金属交互作用的机制，为预测入侵植物分布格局变化提供了关键参数。特别是发现高温环境下营养富集可使分枝数增加67%，这种繁殖策略的强化将极大增强其种群扩张能力。研究成果对制定多重胁迫并存的淡水生态系统管理策略具有重要指导价值。