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.     

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.     

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。     

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.     

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。     

紫茎泽兰入侵地土壤微生物对紫茎泽兰和本地植物的反馈

植物与土壤微生物互作及其反馈影响自然界植物群落的竞争性演替。为了明确土壤微生物在我国恶性入侵植物紫茎泽兰传入定殖后迅速竞争性扩张中的作用,通过接种植物根际微生物（紫茎泽兰和本地植物的根际土壤分别进行灭菌处理、添加杀真菌剂处理和无处理（对照））的盆栽法,比较了土壤微生物对紫茎泽兰和2种本地植物（林泽兰和狗尾草）的生长反馈效应。结果显示,根际土壤微生物对3种植物的生长均产生正反馈,紫茎泽兰、林泽兰和狗尾草在添加杀真菌剂处理或灭菌处理的生物量均比对照显著下降。林泽兰和狗尾草的根系AMF侵染率在对照的紫茎泽兰土壤和本地植物土壤中没有显著差异;但在添加杀真菌剂处理后,林泽兰和狗尾草的根系AMF侵染率在紫茎泽兰土壤中比在本地植物土壤中分别高出8102%和897%,说明紫茎泽兰土壤的真菌具有更强的正反馈作用。磷脂脂肪酸（PLFAs）分析土壤微生物群落多样性和功能微生物丰度的结果显示,入侵植物紫茎泽兰土壤和本地植物土壤的土壤微生物群落存在显著差异。综合推断认为,紫茎泽兰入侵后改变了土壤微生物群落结构,从而产生更有利于自身生长的正反馈,进而进一步促进了竞争性扩张。     

紫茎泽兰和飞机草入侵对茶园群落中昆虫多样性的影响

【目的】揭示紫茎泽兰和飞机草入侵对茶园昆虫群落结构和功能的影响,为深入研究植物入侵后茶园昆虫群落的演变机制及茶园生态管理措施选择提供科学参考。【方法】采用田间样地调查法,选取紫茎泽兰(Ageratina adenophora)和飞机草(Chromolaena odorata)入侵程度不同(未入侵、轻度入侵和重度入侵)的茶园群落作为研究样地,采用巴氏罐法(陷阱法)和黄板法采集各类型茶园群落地表昆虫,通过计算、比较Shannon-Wiener多样性指数、Simpson优势度指数、Pielou均匀度指数、Margalef丰富度指数和Jaccard相似性指数分析紫茎泽兰和飞机草入侵对茶园群落昆虫多样性的影响。【结果】在紫茎泽兰和飞机草不同入侵程度的3种类型茶园群落中共采集到昆虫标本8 033个,隶属于11目37科38种;其中,膜翅目(67.19%)、双翅目(15.25%)、弹尾目(5.39%)和同翅目(4.68%) 4个昆虫类群为优势类群,占昆虫标本总数的92.51%。随着紫茎泽兰和飞机草入侵的加剧,茶园群落中的昆虫种类和所属种的个体数都出现了不同程度的变化;茶园群落间昆虫的Shannon-Wiener多样性指数、Margalef丰富度指数以及Pielou均度指数显著降低(P0.05), Simpson优势度指数显著升高(P0.05);茶园群落间昆虫群落物种组成的相似性不断减小。【结论】紫茎泽兰和飞机草入侵对茶园群落昆虫群落结构和功能具有显著影响,使茶园的昆虫群落组成和结构发生改变,茶园群落中的昆虫多样性降低,茶园群落间昆虫群落物种组成的相似性不断减小。     

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.     

紫茎泽兰入侵对生物多样性及土壤养分的影响

研究了不同强度紫茎泽兰入侵(重度入侵,HI;中度入侵,MI;轻度入侵,LI;未入侵,CK)对入侵地生物多样性及土壤养分的影响.结果表明,紫茎泽兰改变了土壤结构并且降低了入侵地生物多样性,土壤容重和pH随紫茎泽兰入侵强度的增加表现为降低趋势,土壤含水量、电导率和总孔隙度表现为增加趋势,除了土壤全磷以外,土壤其他养分和微生物量也呈相应的增加趋势,均表现为HI＞MI＞LI＞CK,表明了紫茎泽兰入侵显著提高了土壤养分和微生物量,其中土壤有效养分对于茎泽兰入侵较为敏感;在紫茎泽兰入侵条件下土壤养分和微生物量呈现出季节同步变化规律,具体表现为冬季＞秋季＞夏季＞春季,表明紫茎泽兰入侵对土壤养分及微生物量的影响与其生长节律有关.相关性分析结果表明,紫茎泽兰入侵条件下生物多样性和土壤养分与微生物量呈显著的相关性,它们作为相互作用和影响的有机整体表现出统一性和同步性.     

紫茎泽兰入侵对生物多样性及土壤养分的影响

研究了不同强度紫茎泽兰入侵（重度入侵,HI;中度入侵,MI;轻度入侵,LI;未入侵,CK）对入侵地生物多样性及土壤养分的影响。结果表明,紫茎泽兰改变了土壤结构并且降低了入侵地生物多样性,土壤容重和pH 随紫茎泽兰入侵强度的增加表现为降低趋势,土壤含水量、电导率和总孔隙度表现为增加趋势,除了土壤全磷以外,土壤其他养分和微生物量也呈相应的增加趋势,均表现为HI>MI>LI>CK,表明了紫茎泽兰入侵显著提高了土壤养分和微生物量,其中土壤有效养分对于茎泽兰入侵较为敏感;在紫茎泽兰入侵条件下土壤养分和微生物量呈现出季节同步变化规律,具体表现为冬季>秋季>夏季>春季,表明紫茎泽兰入侵对土壤养分及微生物量的影响与其生长节律有关。相关性分析结果表明,紫茎泽兰入侵条件下生物多样性和土壤养分与微生物量呈显著的相关性,们作为相互作用和影响的有机整体表现出统一性和同步性。     

紫茎泽兰入侵对林分土壤可萌发种子库特征及生物多样性的影响

为了探讨不同程度紫茎泽兰入侵对林地土壤可萌发种子库特征及生物多样性的影响,选择6种不同类型的林地开展了相关研究。采用野外调查植被类型及土壤萌发法进行研究,结果表明:紫茎泽兰的入侵提高了地表物种丰富度,所有样地中共含有31种植物,隶属21个科。各样地中可萌发植物种子量为1 959~37 218粒·m-2,并且主要分布在0~5 cm的土层中,紫茎泽兰的种子量占总量的65.1%,其数量可高达19 833粒·m-2。土壤种子的萌发高峰期主要在前20~40 d,并且双子叶植物居多,占萌发数量的83.3%以上。土壤种子库的物种多样性并不高,与地被植物的相似性较低,无紫茎泽兰入侵的林地也能检测到紫茎泽兰的种子。试验研究表明,紫茎泽兰具有长久性土壤种子库,其种子的数量在土壤种子库中处于绝对优势。     

紫茎泽兰叶片对小麦、油菜幼苗的化感作用及化感机制的初步研究

采用培养皿滤纸法和盆栽法,研究外来入侵种紫茎泽兰(Eupatorium adenophorum)叶浸提液对小麦、油菜2种作物的化感作用及其生理学效应,以初步探讨其化感机制.结果表明:油菜对紫茎泽兰叶浸提液最为敏感,其浸提液浓度越高,油菜种子萌发的受抑程度越严重,幼苗生长发育的受抑作用越明显,化感系数越大,当紫茎泽兰叶粉末∶湿沙为1∶50时,对油菜的抑制作用就非常明显;经紫茎泽兰叶粉末处理后,小麦根系活力显著降低,丙二醛(MDA)含量降低,超氧化物歧化酶(SOD)活性和过氧化物酶(POD)活性显著增强,但叶绿素含量变化不大.分析认为,紫茎泽兰通过化感作用影响周边植物体内一系列正常的生理学过程,从而使其生长发育受到抑制,并导致紫茎泽兰自身表现出明显的竞争优势,成为入侵物种.     

几种替代植物对入侵杂草紫茎泽兰的防控效果

为筛选适宜山地替代控制紫茎泽兰的优良物种,对贵州多种具有经济价值的替代植物进行了生态适应性、竞争力和防控效果试验。结果表明:种植当年宽叶雀稗和拉巴豆的盖度分别为100%和93%,较多年生黑麦草分别提高3.70倍和3.44倍;与紫茎泽兰竞争的相对拥挤系数分别为7.09和22.78,较多年生黑麦草分别提高2.43倍和7.80倍;挖除法替代植物宽叶雀稗和拉巴豆的防控效果分别为99.3%和96.9%,刈割法替代植物的防控效果均低于66.4%;宽叶雀稗种植次年的越冬率可达95%,盖度达100%,防控效果达99%以上,具有很好的持续控制作用;拉巴豆在北纬26.2°以北地区难以越冬,只能作一年生替代植物应用;非洲狗尾草、木豆等其他供试替代植物的盖度均小于90%,对紫茎泽兰的防控效果较差。     

泽兰实蝇对紫茎泽兰寄生及株高与繁殖性能的影响

为了解野外自然条件下泽兰实蝇(Procecidochares utilis Stone)对紫茎泽兰(Eupatorium adenophorum Spreng)的寄生特征,采用随机抽样调查和样方调查法,探讨了林下与空旷地的居民区、柏树林、松树林、桉树林和杂草地等5种不同生镜下的泽兰实蝇自然寄生率。结果表明:林下和空旷地的泽兰实蝇寄生率无显著差异。5种不同生镜下的泽兰实蝇寄生率存在显著差异,以桉树林最高,为60.5%,居民区次之,为46.2%,杂草地为32.5%,柏树林最低,为25.1%。泽兰实蝇寄生产生的虫瘿大多分布在紫茎泽兰植株较幼嫩部分,以距顶1~34cm虫瘿数最多,占调查总虫瘿数的72.2%。5种生镜下紫茎泽兰植株上的虫瘿个数均以结1~2个虫瘿为主,结3个及3个以上虫瘿的较少。从平均每瘿虫口数看,虫瘿大的平均每瘿虫口数多,虫瘿小的平均每瘿虫口数少。此外,泽兰实蝇寄生对紫茎泽兰的株高和有性繁殖力均无显著影响,说明泽兰实蝇寄生对紫茎泽兰的控制作用不明显。     

紫茎泽兰对10种植物的化感作用研究

[目的]研究紫茎泽兰（Eupatorium adenophorum Spreng.）叶水浸提液对植物发芽率和幼苗生长的影响,为进一步探讨入侵植物紫茎泽兰的化感作用机制奠定基础。[方法]用蒸馏水浸提紫茎泽兰叶片化感物质,以5种十字花科植物种子和5种禾本科植物种子为供试材料,利用培养皿滤纸法研究不同浓度紫茎泽兰叶水浸提液对种子萌发和幼苗生长的影响。[结果]紫茎泽兰叶水浸提液对受试的不同品种植物的发芽率和幼苗生长均有不同程度的影响。其中,萝卜、芥菜、小麦、高粱对紫茎泽兰的化感作用较敏感;玉米最不敏感。[结论]紫茎泽兰叶水浸提液的化感作用是客观存在的,但对不同物种的影响存在较大差异,该研究在一定程度上可为探讨紫茎泽兰化感作用与其入侵性的关系提供参考依据。     

紫茎泽兰不同部位的化学成分及其生物活性*

 到目前为止,已经从紫茎泽兰这种重要的外来入侵植物中分离出100余种化学成分,这些化学成分的主要种类有单萜类、倍半萜类、三萜类、甾体类、黄酮类、苯丙素类及各类衍生物。紫茎泽兰化学成分的生物活性主要表现为杀虫、抑菌和对其它植物的化感作用等。简要介绍了紫茎泽兰不同部位的化学成分及其生物活性研究的进展,为深入探讨紫茎泽兰对生物多样性的影响机理和新型仿生农药先导化合物的开发,提供参考。     

紫茎泽兰提取物的体外抗菌活性研究

探讨紫茎泽兰(Eupatorium adenophorum) 95%乙醇、石油醚、尧乙酸乙酯、尧正丁醇、甲醇5种粗提物的体外抗菌效果。通过倍比稀释法分析紫茎泽兰5种提取物对大肠埃希氏菌、金黄色葡萄球菌、痢疾杆菌和白色念珠菌的最小抑菌浓度（MIC）和最小杀菌浓度(MBC)。试验结果表明：紫茎泽兰乙酸乙酯粗提物的抑菌效果最显著,当其浓度为12.5 mg/mL时,对大肠杆菌尧金黄色葡萄球菌尧痢疾杆菌有明显的抑制作用,当其浓度为6.25 mg/mL时,对白色念珠菌的抑菌效果明显。紫茎泽兰5种粗提物对白色念珠菌的抑菌作用均大于对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、痢疾杆菌的抑菌作用。说明紫茎泽兰5种粗提物对人类常见致病菌有明显的抑制和杀灭作用,在抑菌方面有一定的价值。     

紫茎泽兰不同部位的化学成分及其生物活性

到目前为止,已经从紫茎泽兰这种重要的外来入侵植物中分离出100余种化学成分,这些化学成分的主要种类有单萜类、倍半萜类、三萜类、甾体类、黄酮类、苯丙素类及各类衍生物。紫茎泽兰化学成分的生物活性主要表现为杀虫、抑菌和对其它植物的化感作用等。简要介绍了紫茎泽兰不同部位的化学成分及其生物活性研究的进展,为深入探讨紫茎泽兰对生物多样性的影响机理和新型仿生农药先导化合物的开发,提供参考。