豚草是由国外传入中国的有害杂草,目前在我国已蔓延至15个省、市和自治区。2000年,我们研究团队在河南省新县首次发现豚草;2009年,豚草蔓延至罗山县,2013年豚草在光山县建立了大面积的单优群落。河南是我国农业的大省,为了保障粮食安全,需要对恶性入侵杂草豚草进行防治。本文主要研究豚草在河南地区的入侵原因、扩散途径及防控方向,其结果如下:1通过研究不同豚草居群的亲缘关系,分析河南豚草的主要来源。实验选择豫南地区作为豚草入侵机制研究的天然实验场,利用分子标记方法比较不同豚草居群之间的核基因差异,进行系统学研究。结果发现河南的豚草分为湖北、江西、罗山和南向店乡等三个分支。其中湖北分支中包含光山泼河镇豚草居群(采集于泼河高速铁路涂围孜村)、光山槐店乡豚草居群、光山泼河镇至晏河乡的豚草居群,它们与湖北红安县七里坪镇的豚草居群有较近的亲缘关系,极可能由湖北红安县传播至河南,进而传播至光山泼河镇和槐店乡;在调查中,我们发现豚草在Y219、Y339、Y213乡道分布较为集中,说明豚草是沿着公路进行扩散。由于当地乡道公路两侧多为农田景观,乡道公路两侧的绿化带并疏于管理,给豚草较多的生长机会。在大广高速公路很难见到豚草的分布,高速公路两侧的绿化带管理严格,有专门的绿化工定期进行维护给豚草极少的入侵机会。在Y213乡道泼河镇至晏河乡马路一侧采集的豚草与湖北红安县采集的豚草有较近的亲缘关系,豚草由泼河镇扩散至晏河乡;江西分支包含光山晏河乡、河棚乡、泼河镇(采集于泼河鲁榜)江西南昌高铁站附近的豚草居群。这些地区的豚草亲缘关系较近,可能豚草由江西传播至河南。罗山向南店分支位于河南省西南侧,单独分离出来。说明河南省豚草来源并不单一,遗传距离与地理距离并不相关,不同居群的豚草以多种方式通过多种传播途径入侵河南。2调查豚草对河南乡土植物种类及多样性的影响,分析豚草扩散的原因。在河南省南部的光山、新县和罗山,选取37个不同地区的豚草居群作为样地进行调查研究。研究豚草居群的Shannon Wiener指数、Simpson指数和PieLou均匀度指数。①通过调查所有的样地发现:居群中共计出现杂草32个科62个属76种,伴生的杂草以菊科和禾本科为主。②通过不同样方的对比发现:农田附近豚草的数量明显少于路边荒地,而村口交叉路是豚草分布的重点区域。河南豚草主要在公路两侧散生分布,交通运输是加速植物外来入侵的主要因素,其次为土壤类型。路边行道树下豚草居群的Shannon Wiene指数、Simpson指数、Pielou均匀度指数明显低于生境为灌木和杂草丛的豚草居群。③Shannon Wiene指数H值域为0.52-2.09,变化较大;Simpson指数D值域为0.31-0.87,Pielou均匀度指数E值域为0.25-0.82。豚草数量影响会当地的植物多样性指数、均匀度指数,在豚草数量较少(低于80株/平方米)的地区,植物多样性指数和均匀度指数较高;在豚草数量较多的地区(高于300株/平方米),植物多样性指数和均匀度指数较低。豚草会导致河南乡土植物多样性下降,帮助其适应新环境并在入侵区域定居。3通过豚草根系土微生物多样性分析,研究影响其扩散的微生物因素。在河南省6个地区调查豚草根系土微生物多样性,同时采集无生长豚草地区的土壤作为空白对照,使用稀释平板分离土壤中的微生物,并用16S rDNA的全序列进行鉴定。从豚草根系土壤中分离出21种菌株,11个属。其中芽孢杆菌属(Badllus)的种类和数量最多,共9种,它们可以产生芽孢抵抗恶劣环境的影响,同时对杀虫剂具有较好的抵抗力,可以分泌抗生素、聚天冬氨酸、谷氨酸、环肽和聚多糖等使豚草可以更好地适应新环境;假单胞菌属和链霉菌属可以促进植物生长,帮助豚草根部定殖、提高植物抗性等作用;短杆菌属能够修复土壤中的重金属(汽车尾气)污染;克雷伯菌属(Klebsiella)和戈登氏菌属(Gordonia)对除草剂具有抗药性。实验发现豚草居群土壤微生物数量多于对照地区,土壤微生物使豚草更加适宜河南环境,帮助其定居。但是豚草生长密度不同的地区的土壤根际微生物种类差别并不大,可能土壤微生物并不是影响豚草扩散的主要因素。4通过Maxent模型和DIVA-GIS软件预测豚草在河南的潜在适生区,为豚草防治提供方向。查阅文献、图片信息、标本信息和实地调查相结合,得到160个豚草在中国的分布点坐标信息,利用Maxent模型与DIVA-GIS软件相结合预测豚草在河南的潜在适生区。使用AUC曲线进行验证并结合刀切法分析影响豚草生长的主要环境因子。通过实验模拟发现最暖季度平均湿度对河南豚草潜在适生区的贡献值最高,最湿月份湿度、最湿季度湿度、年平均温对豚草的扩张也存在一定影响。因此,水分和温度是影响豚草在河南扩散的主要因素。新县、罗山、光山山地处河南南部,属于中国南北过渡带,相对湿热的环境为豚草入侵提供了良好的自然条件。河南大部分地区均为豚草的适生区,西南部伏牛山脉可能影响豚草扩散,豚草重点将向河南的东部和北部扩散,应在这些区域加强防治。