土壤微生物对紫茎泽兰与我国西南当地植物生长的影响

设置土壤灭菌、添加杀真菌剂和对照3种处理,采用盆栽法研究紫茎泽兰群落下土壤微生物对紫茎泽兰和3种我国西南地区当地植物生长的反馈效应。单种和混种均显示,灭菌处理下紫茎泽兰和我国西南当地植物的相对生长率和生物量整体较低,添加杀真菌剂处理紫茎泽兰和我国西南当地植物的相对生长率和生物量整体较高,说明土壤中的微生物类群能促进植物的生长。在对照处理下,与拔毒散混种的紫茎泽兰生物量较小,说明土壤微生物不利于紫茎泽兰对拔毒散的竞争。在添加杀真菌剂处理下,与马唐混种的紫茎泽兰生物量高于其他处理;在对照处理下,混种中马唐生物量显著低于其他处理,说明土壤微生物可促进紫茎泽兰对马唐的竞争。在紫茎泽兰的防治工作中,可考虑将拔毒散选作入侵地的替代植物。     

杀真菌剂对入侵植物紫茎泽兰与伴生植物生长的反馈作用

 【目的】通过盆栽控制试验,验证外来植物紫茎泽兰改变的土壤真菌在其入侵过程中的作用,揭示紫茎泽兰入侵的土壤微生物学机制。【方法】通过施加杀真菌剂控制土壤真菌,研究土壤真菌对紫茎泽兰和2种伴生植物的生长,以及对紫茎泽兰与伴生植物竞争互作的影响。【结果】未施加杀真菌剂处理,紫茎泽兰生物量在入侵过的土壤中是当地植物土壤中的1.85倍,而伴生植物在紫茎泽兰入侵过的土壤中生长明显受到了抑制。在入侵土壤中紫茎泽兰与燕麦草共生时,紫茎泽兰的生物量是其单独生长时的1.29倍。施加杀真菌剂的处理,紫茎泽兰和伴生植物单独生长的生物量都比未施加杀真菌剂处理有所增加;紫茎泽兰与伴生植物共生时,杀真菌剂处理明显降低了紫茎泽兰的竞争力。【结论】紫茎泽兰入侵改变的土壤真菌,促进了自身的生长,并增强了紫茎泽兰与伴生植物的竞争力。     

紫茎泽兰与本地植物群落根际土壤酶活性和土壤肥力的差异

入侵植物对自然生境土壤养分的正反馈作用促进了入侵,一个可能的解释是入侵植物对入侵生境肥力平衡的打破而增加了其对本地植物的竞争能力.本文比较研究了入侵杂草紫茎泽兰和3种本地草本植物群落根际土壤肥力和土壤酶(蛋白酶、脲酶和磷酸酶)的活性,并对上述土壤酶活性和不同土壤肥力之间进行了相关分析.结果表明,紫茎泽兰群落根际土壤全氮、NH4 -N、NO3-N和全钾含量显著比在本地植物群落的高,而其土壤全磷和速效磷的含量显著比在本地植物群落的低,其土壤速效钾含量也较低;紫茎泽兰群落根际土壤蛋白酶、脲酶和磷酸酶的活性显著比在本地植物群落的高;土壤酶活性与全氮、NH4 -N、NO3--N和全钾显著正相关,而与全磷和速效磷显著负相关.与本地植物相比,紫茎泽兰改变了土壤养分的供求平衡,这种改变可能有利于紫茎泽兰的生长竞争和对本地植物生长的抑制,尤其有利于紫茎泽兰在贫瘠生境的入侵成功;不同植物群落根际土壤酶活性差异可能是引起土壤肥力变化的重要驱动因子之一.本文为紫茎泽兰入侵的生态影响和其成功入侵的原因提供了试验证据,为紫茎泽兰入侵生理机制的研究奠定了理论基础.     

紫茎泽兰入侵对土壤微生物、酶活性及肥力的影响

 【目的】通过比较外来植物紫茎泽兰不同入侵程度样地的土壤微生物、酶活性及肥力变化,以期揭示外来植物入侵对土壤生态的影响机制。【方法】本文采用传统培养的方法研究了紫茎泽兰对入侵地土壤微生物群落的结构变化;比较了入侵对8种土壤肥力因子和3种土壤酶活性的影响。【结果】紫茎泽兰入侵提高了土壤有机质、NO3--N、NH4+-N、有效磷、有效钾和土壤脲酶、磷酸酶和蔗糖酶的含量。重度入侵生境中铵态氮含量最高达53.00 mg?kg-1,分别是空白对照土、混生当地植物土和单一当地植物土的14.1、9.9和5.9倍。脲酶含量在重度为2.87,显著高于当地植物区,并为空白区的3.9倍。培养结果表明紫茎泽兰入侵提高了土壤自生固氮菌、氨氧化细菌和真菌的数量。【结论】紫茎泽兰改变了入侵地土壤微生物群落结构和功能,暗示着微生物的改变引起土壤酶活性的改变进而影响了土壤肥力,形成对自身生长有利的微生态环境以利于入侵扩张。     

紫茎泽兰入侵对土壤肥力特征的影响及其动态研究

采用室内分析方法,测定了紫茎泽兰入侵不同年份的种群根际土壤N、P、K养分状况及其季节动态,比较分析了紫茎泽兰入侵对土壤养分影响在其入侵过程中的意义.结果表明,紫茎泽兰的入侵显著提高了根际土壤NH4 -N、NO3——N、全钾和有效钾的含量,降低了土壤全磷和有效磷的含量,而对土壤全氮含量没有明显影响.不同入侵种群根际土壤养分含量随季节变化的趋势为:土壤NH4 -N上升,NO-3-N降低,有效磷和全钾先升后降,而全氮和全磷无明显季节变化,这可能是在年内生长过程中,紫茎泽兰能够通过活化土壤含磷化合物来满足自身生长的需求,对土壤NO3——N和有效钾的吸收利用较多,而对土壤NH4 -N的需求较少所致.紫茎泽兰入侵对根际土壤不同肥力特征的正负影响及其自身的适应特性可能是其能够入侵成功和快速扩张蔓延的生态机制之一;应用不同功能型植物建立生态群落以充分利用土壤养分资源,将在紫茎泽兰的生态控制和其入侵地的生态修复中起到较好的效果.     

紫茎泽兰和黄蒿根际土壤对油菜化感作用的比较研究

紫茎泽兰 （Ｅｕｐａｔｏｒｉｕｍａｄｅｎｏｐｈｒｏｕｍ）是一种典型的恶性入侵杂草,在入侵地可造成严重的生态破坏。前人研究发现紫茎泽兰根际分泌物对周围植物生长存在化感作用,并认为化感作用是其入侵扩张的主要原因之一。为了确认化感作用在紫茎泽兰入侵中的重要性,本研究首次将紫茎泽兰和本地杂草黄蒿 （Ａｒｔｅｍｉｓｉａ ｓｃｏｐａｒｉａ）的根际土壤对油菜 （Ｂｒａｓｓｉｃａｎａｐｕｓ）的化感作用进行了比较研究。结果表明,两种植物根际土壤对油菜种子萌发均有较强抑制作用,黄蒿根际土壤发芽抑制率 （４６.７％）极显著高于紫茎泽兰土壤 （２０.０％）（Ｐ＜０.０１）;试验第 ４天测定结果显示,紫茎泽兰和黄蒿对油菜根长和芽长的抑制作用极显著 （Ｐ＜０.０１）,而紫茎泽兰和黄蒿的根长抑制作用差异不显著 （Ｐ＞０.０５）。以上结果说明紫茎泽兰和黄蒿均存在化感作用,仅用化感作用不足以解释紫茎泽兰入侵扩张力强的原因。     

紫茎泽兰的化感物质对土壤有效磷含量和巨大芽孢杆菌生长的影响

紫茎泽兰是我国重要的入侵杂草,在室内条件下研究了紫茎泽兰根际的4种化感物质[邻苯二甲酸(2-乙基)己酯(DEHP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、泽兰二酮(DTD)和羟基泽兰酮(HHO)]对其根际土壤有效磷含量和巨大芽孢杆菌种群生长的影响。结果表明:4种化感物质均可促进解磷细菌巨大芽孢杆菌的生长,主要表现在种群环境容量和内禀增长力的增加;无化感物质处理时,紫茎泽兰入侵地土壤的有效磷含量高于未入侵地。用4种化感物质处理紫茎泽兰入侵地土壤后,其有效磷含量又有不同程度的增加,其中DBP在低浓度、DTD在中高浓度下的促进作用与对照相比达显著水平。结果说明紫茎泽兰的化感物质具有"双面性"作用,除了可以抑制排挤本地伴生植物外,还能促进解磷细菌生长以提高入侵地土壤的有效磷含量;研究结果为深入阐释紫茎泽兰入侵后土壤营养环境变化的机理奠定了基础。     

不同入侵植物根际土壤养分、酶活性和微生物学特征

为了研究入侵植物根际土壤酶活性及土壤微生物特征,以紫茎泽兰(Ageratina adenophora)、飞机草(Eupatorium odoratum)、三叶鬼针草(Bidens pilosa)、黄顶菊(Flaveria bidentis)4种入侵植物根际土壤为对象,连续5年(2013—2017年)研究不同入侵植物根际土壤酶活性及土壤微生物特征并探讨其入侵机制.结果显示:(1)入侵植物的根际土壤pH值排序为飞机草>黄顶菊>三叶鬼针草>紫茎泽兰,其中飞机草和黄顶菊间、三叶鬼针草和紫茎泽兰间的pH值差异不显著;土壤有机碳、全氮、全钾、微生物量碳和微生物量氮含量排序为紫茎泽兰>三叶鬼针草>黄顶菊>飞机草,不同入侵植物根际土壤有机碳、全氮、全钾、微生物量碳和微生物量氮含量间的差异均显著(P<0.05),而土壤全磷、微生物量磷含量间的差异均不显著.(2)不同入侵植物土壤微生物数量以细菌最多,其次是放线菌,真菌最少;土壤细菌、真菌、放线菌数量和微生物总数量表现出一致的变化趋势,其排序为紫茎泽兰>三叶鬼针草>黄顶菊>飞机草,不同入侵植物根际土壤细菌、放线菌数量和微生物总数量的差异均显著(P<0.05).(3)不同入侵植物根际土壤微生物丰富度指数(H)、均匀度指数(E)、碳源利用丰富度指数(S)和优势度指数(Ds)的排序为飞机草>黄顶菊>三叶鬼针草>紫茎泽兰,其中不同入侵植物根际土壤微生物群落多样性指数的差异均显著(P<0.05).(4)不同入侵植物根际土壤纤维素酶活性、硝酸还原酶活性、酸性磷酸酶活性、蔗糖酶活性、脲酶活性和转化酶活性呈一致的变化趋势,其排序为飞机草>黄顶菊>三叶鬼针草>紫茎泽兰.(5)相关性分析和主成分分析结果表明,土壤适宜pH值的降低有利于土壤微生物繁殖,土壤有机碳、微生物量是维持土壤酶活性、土壤微生物群落多样性的关键因子.由此可知,不同入侵植物可以改变土壤微生物特性和酶活性,创造对自身生长有利的土壤环境,并借此增强其竞争能力.     

混种非洲狗尾草对紫茎泽兰表型特征的影响

紫茎泽兰是我国最具入侵性的外来杂草之一,现已在西南大部分地区造成危害。研究了紫茎泽兰和非洲狗尾草在重度、中度和轻度3个不同入侵程度的土壤和未入侵土壤中单种和混合种植时的表型特征差异。结果表明,混合种植时非洲狗尾草的长势明显强于紫茎泽兰,混种非洲狗尾草可明显降低紫茎泽兰的生长势。混种区的紫茎泽兰株高、节间距、节数、单株叶片数、绿叶率、叶绿素含量和根长均小于单种区,其中株高、节间距和叶绿素含量差异达到显著水平(P0.05);非洲狗尾草对紫茎泽兰生长的抑制作用随其密度的增加而增强,在非洲狗尾草植株数量3倍于紫茎泽兰时抑制效果最大,紫茎泽兰株高只有其单种的1/3,节间距只有单种的1/2,叶绿素含量不足单种的1/2。对不同入侵类型土壤中的替代效果进行比较研究表明,在相同种植比例下,随着入侵程度的增加,非洲狗尾草对紫茎泽兰的抑制作用呈现逐渐减弱的趋势。在紫茎泽兰与非洲狗尾草等比种植时,重度入侵土壤中的紫茎泽兰节间距和单株叶片数与轻度和中度入侵土壤中的紫茎泽兰节间距和单株叶片数差异达显著水平(P0.05),在轻度入侵土壤中开展紫茎泽兰的牧草替代控制效果最为显著。     

非洲狗尾草与紫茎泽兰的竞争效应

 【目的】明确非洲狗尾草与紫茎泽兰种间竞争关系,探索紫茎泽兰替代控制和其入侵地生态修复的途径和策略。【方法】采用野外生态学的试验方法,建立不同密度的非洲狗尾草和紫茎泽兰单种与混种种群小区,定量分析其相对生长速率和竞争能力。【结果】非洲狗尾草单株生物量、相对产量（RY）和竞争平衡指数（CB）均显著高于紫茎泽兰对应指标,竞争效应参数相对产量总和（RYT）显著小于1;随着各处理种群密度的增大,上述关系愈加明显。在混种处理20、45和175株/m2密度条件下,紫茎泽兰单株总生物量比其在单种处理对应密度条件下的单株生物量分别降低了33.0%、38.5%和70.1%,而非洲狗尾草单株生物量在各密度间无显著变化。在混种处理条件下,非洲狗尾草生物量根茎比显著小于在单种处理其根茎比,而紫茎泽兰其根茎比显著大于在单种处理其根茎比。【结论】非洲狗尾草与紫茎泽兰之间呈现很强的竞争作用,非洲狗尾草地上部分相对竞争力比紫茎泽兰强。在较高密度的生长模式下,两物种混种群落经过长期的竞争演替,紫茎泽兰可能会被非洲狗尾草成功取代。     

不同入侵植物对本土植物根际土壤酶活性及微生物数量的影响

以紫茎泽兰(Ageratina adenophora)、飞机草(Eupatorium odoratum)、一年蓬(Annual fleabane)、加拿大蓬(Erigeron canadensis)4种入侵植物及本土植物艾蒿(Artemisia argyi)根际土壤为对象,研究不同入侵植物对本土植物根际土壤理化性质、酶活性、微生物数量的影响并探讨其入侵机制.结果显示:4种入侵植物增加了本土植物根际土壤含水量、电导率,降低了土壤容重和pH,并且对土壤微生物量、酶活性及微生物数量表现为一定程度的增加效应;植物入侵改变了根际土壤养分利用策略,4种入侵植物显著增加了根际土壤脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性,却显著降低了根际土壤纤维素酶和硝酸还原酶活性,紫茎泽兰和飞机草根际土壤转化酶和酸性磷酸酶活性显著高于艾蒿,一年蓬和加拿大蓬根际土壤转化酶和酸性磷酸酶活性显著低于艾蒿,对根际土壤硝酸还原酶活性无显著差异;4种入侵植物改变了土壤微生物结构,显著增加了其根际土壤中的细菌的数量,抑制了真菌与放线菌数量,总体来说,4种入侵植物显著提高了微生物总数.相关性分析显示,除了土壤容重、电导率和总孔隙度,其他根际土壤理化性质均与土壤酶活性及微生物数量之间具有较强的相关性,表明土壤系统内部因子处于动态变化和平衡,它们作为相互影响的整体表现出统一性和同步性.     

Beneficial rhizobacterium provides positive plant–soil feedback effects to Ageratina adenophora

Rhizosphere microbial communities play important roles in facilitating or inhibiting the establishment of exotic species. Since some invasive plants interact with soil microbial communities such as rhizosphere bacteria, changes triggered by rhizosphere bacteria may alter competitive interactions between exotic and native plants. This study compared the Bacillus cereus content in soils with different degrees of Ageratina adenophora invasion, and investigated the effects of A. adenophora allelochemicals on B. cereus growth and soil characteristics and the feedback effects of B. cereus on A. adenophora growth. Bacillus cereus content in the rhizosphere of A. adenophora increased with intensification of the invasion process, and newly invaded soil contained almost twice as much bacteria as noninvaded soil. When rhizosphere soil was added to the root exudates of A. adenophora, the contents of B. cereus were twice as much as the control, except on the first day. Certain soil parameters increased significantly, such as ammonium nitrogen(NH_4~+-N) and available phosphorus(AP), which were increased by 41 and 27%, respectively. Soil treatment with B. cereus promoted the degradation of two allelochemicals from the rhizosphere of A. adenophora, amorpha-4,7(11)-dien-8-one and 6-hydroxy-5-isopropy1-3,8-dimethyl-4 a,5,6,7,8,8 ahexahydraphthalen-2(1 H)-one, to varying degrees; and increased the germination rate by 50%, root length by 117%, shoot length by 48% and fresh weight by 81% for A. adenophora compared to those of untreated soil. Our results confirmed that the invasion of A. adenophora will promote an increase of B. cereus, a beneficial rhizosphere bacterium, which in turn induces a positive feedback effect on A. adenophora.     

紫茎泽兰对小麦的化感作用及腐熟肥效

【目的】紫茎泽兰(Ageratina adenophora)从中缅边境侵入中国后,在西南地区大规模侵入农田、森林、草场,造成了巨大的经济损失和生态灾难。论文旨在了解紫茎泽兰的化感作用,评价其腐熟肥效,为有效防除和资源化利用提供科学依据。【方法】利用恶臭假单胞菌(Pseudomonas putita)和热解纤维梭菌(Clostridium thermocellum)制备混合菌剂,野外就地腐熟紫茎泽兰生产有机肥,通过培养试验、盆栽试验和田间试验,研究新鲜和腐熟紫茎泽兰浸提液以及腐熟有机肥对小麦种子发芽特性,植物生长,氮、磷、钾养分吸收,土壤微生物和籽粒产量品质的影响。【结果】在培养试验中,较高浓度的新鲜紫茎泽兰浸提液显著抑制小麦种子发芽率,降低幼苗生长速率;而相同浓度的腐熟紫茎泽兰浸提液则相反,发芽率、发芽指数、活力指数和苗高分别增加4.73%、13.06%、6.58%和29.87%,并使叶绿素含量、叶片硝酸还原酶活性及根系活力显著提高,有益于光合作用,氮素同化和养分吸收。在种子发芽过程中,新鲜紫茎泽兰浸提液抑制种子胚乳中的蛋白质、淀粉和六磷酸肌醇等大分子物质水解;腐熟紫茎泽兰浸提液则促进它们分别水解为游离氨基酸、可溶性糖和无机磷,对构建新植物体,供给植物营养,促进幼苗生长有重要作用。在盆栽试验中,用新鲜紫茎泽兰浸提液灌根,小麦植株氮、磷、钾吸收量比对照显著降低,氮、磷、钾吸收量比对照分别降低74.78%、58.55%和70.77%,生物量减少47.77%-58.70%;用较高浓度的腐熟紫茎泽兰浸提液灌根则促进吸收养分,植株生物量提高27.53%。在田间试验中,与对照（不施肥）相比,施用化肥对小麦根际土壤微生物碳氮量、脱氢酶活性及Shannon-Wiener多样性指数无显著影响;但与施用等养分量的化肥相比,化肥配施紫茎泽兰有机肥则显著提高了小麦根际微生物碳氮量、脱氢酶活性及Shannon-Wiener多样性指数,籽粒增产8.87%,蛋白质含量显著增加。【结论】紫茎泽兰内含对小麦有毒的化感物质,抑制种子胚乳大分子内含物水解,降低种子发芽率,妨碍植物生长,减少氮、磷、钾等养分吸收;微生物腐熟能消除紫茎泽兰的化感毒性,刺激种子发芽,促进养分吸收,加速生长,提高根际土壤微生物数量、活性和种群多样性,增加小麦产量,改善品质。在紫茎泽兰人工防除过程中,利用微生物菌剂野外就地腐熟紫茎泽兰生产有机肥兼具无害化处理与资源化利用,值得推广应用。     

不同环境因子对紫茎泽兰根系分泌物化感作用的影响?

以紫茎泽兰为供试材料,采用生测的方法,研究了不同环境条件下根系分泌物的化感作用,同时以没有处理的苗期的紫茎泽兰为对照,采用循环法和气质色谱联用技术,收集并分析了紫茎泽兰根系分泌物的组分和含量,探讨苗期紫茎泽兰不同环境条件下根系分泌物的差异。实验结果表明:自然条件和1000mg/kg浓度下,根系分泌物对旱稻的化感作用不明显,经蚜虫取食和农药处理的处理后,紫茎泽兰的化感作用会显著增强。GC-MS鉴定结果显示,物理损伤、农药处理和昆虫取食条件下,紫茎泽兰的根系分泌物主要化学物质种类组成相似,以酮类和酯类为主,主要化学物质含量具有差异性,主要化学物质含量的改变可能也是化感作用改变的原因。     

紫茎泽兰群落数量特征调查

通过对西南部分地区紫茎泽兰入侵的群落学调查,研究了紫茎泽兰入侵的群落主要数量特征的变化规律.结果表明:紫茎泽兰入侵的群落其物种比较贫乏,最多的物种数量为17种;群落内紫茎泽兰主要数量特征随着物种数量的增加总体表现为下降的趋势,物种数目多的群落内,紫茎泽兰种群的优势度小,相对高度和盖度也比较低;优势度指标与群落多样性指数相关性最强,能反映出该入侵种对群落多样性、均匀性的影响.     

外来入侵杂草紫茎泽兰的分布与区域减灾策略

外来生物入侵对经济、生态和社会安全均具有重要影响,目前已成为全球生物多样性最为严重的威胁之一。原产于中美洲墨西哥的紫茎泽兰是一种入侵性很强的世界性恶性杂草。综述了紫茎泽兰在我国的发生分布情况,结合项目组多年的系统调查与研究进展,提出了包括人工防治、化学防治、生物防治及替代控制等措施在内的区域减灾策略。     

不同入侵程度紫茎泽兰群落的根系分布特征

紫茎泽兰是一种世界性恶性入侵杂草,严重威胁入侵地区的自然生态系统和生物多样性.为了明确不同入侵程度紫茎泽兰群落的根系分布特征,本文对紫茎泽兰轻度、中度和重度入侵群落根系进行了系统调查和比较,结果显示:紫茎泽兰的平均根长密度(RLD)值随入侵程度的增加而增大,轻度入侵区域的紫茎泽兰根系主要集中在0～10 cm土壤中,约占总根量的75.9 %,其根系系统发达程度显著低于中度和重度入侵区域,轻度入侵区域的平均根长密度值显著小于中度和重度入侵群落(P<0.01).3种入侵区域的紫茎泽兰根长密度在水平分布上均由内到外逐渐变小,不同根系范围间的根系含量差异显著(P<0.01).在根系的垂直分布上,紫茎泽兰轻度、中度和重度入侵群落的根系均主要集中在0～10 cm深度,在10～20 cm深度轻度入侵群落根系含量显著低于中度和重度入侵群落.