生物均质化对世界范围内的生物多样性保护和社会经济带来严峻威胁,是当今生态学研究的重要热点。许多因素可能导致生物均质化,而其中人类活动是当前全球生物均质化进程最为重要和直接的推动因素。农田生态系统由于其丰富的资源和高强度的人工干扰,是外来植物入侵威胁最严重的生境类型,而恶性外来入侵植物的扩散可以快速导致生物均质化。因而本文分别以安徽省夏熟旱作物田杂草群落和典型的恶性入侵杂草加拿大一枝黄花(Solidago canadensis)为案例,对外来植物入侵导致生物均质化的现象进行了研究。本研究调查了安徽省夏熟作物田杂草群落,并与该地区的历史调查资料进行比较,研究了过去20年间调查区域农田杂草群落均质化的趋势和成因,以期为我国农田杂草均质化发生和分布的现状、变化和趋势的研究提供第一手的典型案例资料,并为相关的农田杂草均质化和外来杂草入侵预警和防控策略体系的建-立提供理论参考。其次,本文通过对加拿大一枝黄花原产地和入侵地种群发生地以.及各自的对照样地植物群落的野外调查研究了该种扩散导致的生物均质化现象。主要结果和结论如下:农田杂草群落结构均质化:所调查地区的农田杂草群落结构表现出明显的均质化趋势,优势杂草组成发生变化,杂草群落由单优势种演替为多个优势种呈共优势状态;外来入侵杂草的种类和优势度均显著上升,并且外来杂草的入侵导致不同杂草群落结构相似性显著增加,杂草群落结构迥异的稻麦连作和旱连作田共有许多主要成分。虽然与20年前一样,调查样地中杂草群落仍然可分为淮北杂草群落,南部旱地杂草群落和南部稻麦(油)连作田杂草群落。杂草群落的优势种优势度及主要杂草种类发生明显的变化。淮北和南部旱连作田杂草群落的优势种猪殃殃(Galium aparine var.tenerum)的单优势程度显著下降,野老鹤草(Geranium caroliianum)、小飞蓬(Conyza canadensis)、泽漆(Euphorbia helioscopia)、空心莲子草(Alternantheraphiloxeroides)等外来杂草成为主要杂草,甚至在淮北旱连作田中野燕麦(Avena fatua)优势度超过猪殃殃,然而其在南部旱连作田中则有所降低,但是喜湿的看麦娘(Alopecurus aequalis)成为该类田间的主要优势杂草之一。南部稻麦(油)连作田中的单优势种看麦娘被菵草(Beckmannia syzigachne)取代,野老鹳草、小飞蓬、大巢菜(Vicia sativa)、一年蓬(Erigeron annuus)和波斯婆婆纳(Veronica persica)等外来杂草以及一些旱生杂草的发生量显著增加导致单优势现象显著降低。外来杂草入侵导致均质化:与历史调查资料相比,20年间外来杂草的物种总数增加了 50%,样地平均外来杂草物种数增加了 110%,α-多样性增加了 120%,总发生量增加了 89%,大多数外来杂草发生量加大,一些环境入侵杂草频繁侵入农田并开始扩散,外来入侵杂草防控的压力不断加重。野老鹳草和空心莲子草扩散最快。近期调查样地中的外来入侵杂草以1840年后引入、非多年生、非风媒传粉、种子重量<2.5mg、种子不依赖风力传播的阔叶草为主。原产于美洲大陆的外来杂草的频度显著高于原产欧亚大陆入侵杂草,但发生量上无显著差异。在过去20年间,除禾草类外,其它各类群的外来杂草发生的频度都显著上升,其中,来源美洲、1840年后引入、阔叶草、非多年生、非风媒传粉以及种子较轻的入侵杂草的频度和多度的增加量均显著高于各自对应的类群。稻麦(油)连作田外来入侵杂草倾向于来源于美洲、非风媒传粉、种子较轻的阔叶草;旱连作田外来杂草倾向于原产欧亚、风媒传粉、种子较重的禾草类。与油菜田相比,麦田入侵杂草倾向于古代从欧亚地区引入、风媒传粉、种子不依赖风传播、一、二年生、种子较重的禾草类。过去20年间调查区域中油菜田和稻麦(油)连作田中的外来杂草入侵和扩散速度分别较麦田和旱连作田快。冗余排序分析(Redundancy analysis,RDA)结果表明,8个环境因子的变化对不同外来杂草在调查区域发生量变化有显著影响,这8个环境因子包括:年均温、年降水量、最热月均温、最冷月均温、除草剂施用量、化肥施用量、人口密度和交通频度。逐步回归分析结果表明,外来杂草种类丰富度增加与化肥施用量极显著正相关,也与人口密度、交通频度和农业机械总动力的增加显著正相关;而与除草剂施用量和年均温的上升显著负相关。外来杂草总发生量的增加与除草剂施用量的增加极显著正相关,而与最热月均温和交通频度的增加量显著负相关。外来杂草野老鹳草和空心莲子草入侵案例分析:过去20年间,野老鹤草和空心莲子草分别是扩散最快的一年生和多年生外来杂草。野老鹤草在稻麦(油)连作田中的发生频度显著高于旱连作田,最热月均温低于28.7℃的稻麦(油)连作田中野老鹤草发生的优势度最高,而最热月均温高于28.7℃的旱连作田中该种发生的优势度最低。空心莲子草在年均温高于15.8℃地区发生的频度较高,而在年均温较低、并且交通频度也较低的地区发生频度较低。空心莲子草在最冷月均温高于3.4℃地区发生的优势度较高,而在最热月均温高于28℃,年降水量低于695mm地区,空心莲子草的发生量接近于零。过去20年间,年降水量和人口密度的变化与野老鹤草发生量的变化显著正相关,年均温的变化与空心莲子草发生优势度的变化显著正相关。加拿大一枝黄花(Solidago canaensis)入侵导致均质化的案例分析:加拿大一枝黄花入侵地样地的植物群落与该种原产地样地的植物群落具有很多相似性:都以加拿大一枝黄花为单优势种群、植物物种丰富度、α-多样性和β-多样性都较低,并且反映样地两两间植物群落相似性与空间距离之间相关性的相关系数都明显较低(与对照样地相比)。加拿大一枝黄花的入侵取代了对照样地中的20多种杂草形成单优势群落。恶性入侵杂草能通过降低群落植物多样性进而导致明显的生物均质化。