Abstract Extensive gaps in invasive plant species research in terms of ecosystem distribution and impact are major barriers faced by global decision making bodies for scientific management of plant species invasions of native flora. Effective strategies need to be worked out which would enable simultaneous management and the use of invasive plant species for ecosystem restoration. For evaluating the photosynthetic potential of invasive plant species in restoration of degraded areas, exhaustive in situ leaf gas exchange and leaf chlorophyll fluorescence were undertaken on four plants found naturally colonizing on the fly ash deposits. The four invasive species screened for their physiological tolerances towards microclimatic and edaphic stresses in harsh fly ash deposits were: Typha latifolia, Saccharum spontaneum, Prosopis juliflora, and Ipomea carnea. Saccharum spontaneum was found to be most efficient in sequestering CO2 emissions which were reflected in its maximum net photosynthetic rate (A, 29.29 ± 0.46 μmolCO2 m−2s−1) and higher below ground biomass. Maximum water use efficiency (WUE) was observed in S. spontaneum (9.3 ± 0.5 mmolCO2 molH2O−1) among all the species owing to high carboxylation, the lowest transpiration rate (E, 3.15 ± 0.13 mmolH2Om−2s−1) and stomatal conductance (gs, 0.2 ± 0.004 molH2Om−2s−1) values supporting it’s dense growth throughout the fly ash dumps in contrast to other three species. The study provides insights into the successful use of invasive plant species for their effective management and phytorestoration of fly ash dumps by transforming them into net carbon sinks which otherwise lack any native flora.

中文翻译：

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用于粉煤灰沉积物生态修复的入侵植物物种的生理分析

摘要 入侵植物物种研究在生态系统分布和影响方面的广泛差距是全球决策机构在科学管理植物物种入侵本地植物群方面面临的主要障碍。需要制定有效的战略，以便同时管理和利用入侵植物物种恢复生态系统。为了评估入侵植物物种在退化区域恢复中的光合作用潜力，对四种天然定植在飞灰沉积物上的植物进行了详尽的原位叶气体交换和叶叶绿素荧光。根据对严苛飞灰沉积物中微气候和土壤胁迫的生理耐受性筛选的四种入侵物种是：香蒲、Saccharum spontaneum、Prosopis juliflora、和 Ipomea carnea。发现 Saccharum spontaneum 在封存 CO2 排放方面最有效，这反映在其最大净光合速率 (A, 29.29 ± 0.46 μmolCO2 m-2s-1) 和更高的地下生物量。由于高羧化、最低蒸腾速率 (E, 3.15 ± 0.13 mmolH2Om-2s-1) 和气孔导度，在所有物种中观察到最大水分利用效率 (WUE) 在所有物种中的 S. spontaneum (9.3 ± 0.5 mmolCO2 molH2O-1) (gs, 0.2 ± 0.004 molH2Om−2s−1) 值支持它在整个飞灰堆中的密集生长，与其他三个物种形成对比。该研究为成功利用入侵植物物种对飞灰堆的有效管理和植物恢复提供了见解，方法是将它们转化为缺乏任何本地植物群的净碳汇。发现 Saccharum spontaneum 在封存 CO2 排放方面最有效，这反映在其最大净光合速率 (A, 29.29 ± 0.46 μmolCO2 m-2s-1) 和更高的地下生物量。由于高羧化、最低蒸腾速率 (E, 3.15 ± 0.13 mmolH2Om-2s-1) 和气孔导度，在所有物种中观察到最大水分利用效率 (WUE) 在所有物种中的 S. spontaneum (9.3 ± 0.5 mmolCO2 molH2O-1) (gs, 0.2 ± 0.004 molH2Om−2s−1) 值支持它在整个飞灰堆中的密集生长，与其他三个物种形成对比。该研究为成功利用入侵植物物种对飞灰堆的有效管理和植物恢复提供了见解，方法是将它们转化为缺乏任何本地植物群的净碳汇。发现 Saccharum spontaneum 在封存 CO2 排放方面最有效，这反映在其最大净光合速率 (A, 29.29 ± 0.46 μmolCO2 m-2s-1) 和更高的地下生物量。由于高羧化、最低蒸腾速率 (E, 3.15 ± 0.13 mmolH2Om-2s-1) 和气孔导度，在所有物种中观察到最大水分利用效率 (WUE) 在所有物种中的 S. spontaneum (9.3 ± 0.5 mmolCO2 molH2O-1) (gs, 0.2 ± 0.004 molH2Om−2s−1) 值支持它在整个飞灰堆中的密集生长，与其他三个物种形成对比。该研究为成功利用入侵植物物种对飞灰堆的有效管理和植物恢复提供了见解，方法是将它们转化为缺乏任何本地植物群的净碳汇。