专利名称：入侵植物竞争优势度量化方法

申请号：202110054058.4

申请日：2021.01.15

申请公布号：CN112801471A

申请公布日：2021.05.14

发明人：王从彦等

申请人：江苏大学

技术领域

本发明涉及植物学、植物生理学、植物生态学、入侵生态学、种群生态学、群落生态学和环境生态学等相关领域，公开了一套入侵植物竞争优势度量化指标体系。

背景技术

由于全球生态环境变化以及人类活动强度和频度日益增强，近年来以入侵植物介导的生物入侵为代表的生物安全问题日益严重，并严重影响环境健康与生态安全以及社会可持续发展。生物安全关乎环境质量、生态水准、经济发展、人民健康、社会和谐与国家稳定，由生物因素带来的安全问题一直是人类面临的重大威胁之一。同时，国家层面也高度重视生物安全，并将生物安全纳入国家安全体系。所以，非常有必要对入侵植物的竞争优势度及其相应的环境生态风险等级进行量化衡定，从而为评估入侵植物的竞争优势度及其相应的环境生态风险等级并进而为构筑新时代下以生物入侵为代表的生物安全预警防控管理奠定强有力的理论支撑和实践基础。

基于此，本专利提出一套较简捷且较精准可行的量化指标体系对入侵植物的竞争优势度进行评定估算，进而为深入评估入侵植物的环境生态风险等级并为构建入侵植物生态管理和预警防控体系奠定强有力的理论支撑和实践基础。

发明内容

本发明提出一套入侵植物竞争优势度量化指标体系，即：表征入侵植物竞争优势度强弱的指标—入侵植物竞争优势度指数(Competitive advantage index of alien invasive plants, CAI)。通过计算入侵植物竞争优势度指数CAI来判断入侵植物竞争优势度。

本发明的技术方案具体实施步骤为：

入侵植物竞争优势度指数(Competitive advantage index of alien invasive plants, CAI)，按照以下公式计算：

式中，CWM_i为调查样方内入侵植物i的群落特征加权平均数指数(Community-weighted mean trait values of alien invasive plants)；CWM为调查样方内所有植物的群落特征加权平均数指数(Community-weighted mean trait values of all plant species)。

植物的群落特征加权平均数指数参照前人的方法计算(Garnier E, Cortez J, Billès G, Navas M, Roumet C, Debussche M, Laurent G, Blanchard A, Aubry D, Bellmann A, Neill C, Toussaint JP. 2004. Plant functional markers capture ecosystem properties during secondary succession. Ecology 85: 2630‒2637.; Lavorel S, Grigulis K, McIntyre S, Williams NS, Garden D, Dorrough J, Berman S, Quétier F, Thébault A, Bonis A. 2008. Assessing functional diversity in the field-methodology matters!. Functional Ecology 22: 134‒147.; Ricotta C, Moretti M. 2011. CWM and Rao’s quadratic diversity: a unified framework for functional ecology. Oecologia 167: 181‒188.)。

其中，CWM_i按照以下公式计算：

式中，S_i为调查样方内入侵植物种类的数量；

P_i为调查样方内入侵植物i的相对丰度，即P_i=n_i/N，其中n_i为调查样方内入侵植物i的植株数量，N为调查样方内所有植物的植株数量总数；

X_i为调查样方内入侵植物i生理生态指标的算术平均值。

其中，CWM按照以下公式计算：

式中，S为调查样方内所有植物种类的数量；

P为调查样方内某一植物的相对丰度，即P=n/N，其中n为调查样方内某一植物的植株数量，N为调查样方内所有植物的植株数量总数；

X为调查样方内某一植物生理生态指标的算术平均值。

指标CAI值计算所选择的调查样方为入侵植物已入侵的样方，对于入侵植物未入侵的样方由于无入侵植物的分布，即入侵植物的相对丰度为0，故入侵植物未入侵样方的CAI值为0。

选择的调查样方数量至少为3个，且选择的调查样方数量越多越好以减少误差。

选择的调查样方大小建议设置为：(1)乔木：20 m * 20 m；(2)灌木：10 m * 10 m；(3)草本：2 m * 2 m；(4)苔藓：0.5 m * 0.5 m。

CAI值越大表示入侵植物的竞争优势度越大，入侵植物竞争优势度可划分为三个水平，即：

(i) 0.00<CAI≤0.35；若入侵植物竞争优势度达到i水平的可列为一般入侵植物，其入侵竞争力一般，标识采用黄色；

(ii) 0.35<CAI≤0.75；若入侵植物竞争优势度达到ii水平的可列为严重入侵植物，其入侵竞争力较强，标识采用橙色；

(iii) 0.75<CAI≤1.00。若入侵植物竞争优势度达到iii水平的可列为恶性入侵植物，其入侵竞争力很强，标识采用红色。