外来入侵植物影响土壤微生物作用机理探究

外来入侵植物广泛存在于全球各地,对土地生态系统造成了巨大危害。入侵植物定殖后,不仅使原生植被的群落结构发生变化,土壤微生物的生长也会受到影响。通过对国内相关研究的综述,总结外来入侵植物对土壤微生物数量和群落结构的影响,并对其作用机理进行分析,对其根系分泌物、土壤营养物质、生物互作等方面进行了重点研究。研究结果表明,土壤微生物群落结构、微生物多样性、数量,受各种入侵植物的影响都不尽相同。入侵植物主要通过根系分泌物、根际微生物互作及土壤养分变化等几个方面对土壤微生物产生影响作用。因此,为了加强入侵植物与微生物相互作用探究,未来应更进一步加强植物入侵监测、管理与生态修复研究,以促进土地生态系统的可持续发展。     

植物入侵对土壤微生物的影响

入侵植物通过影响入侵地土壤微生物生物量、微生物群落多样性及功能菌群等造成环境威胁,危害生态、经济和社会安全。植物入侵已成为全球性问题,也是当前的研究热点之一。综述了国内外植物入侵影响土壤微生物的研究进展,总结了毛竹Phyllostachys edulis入侵天然阔叶林影响土壤微生物特征的生物学机制。研究发现:入侵植物会提高入侵地土壤微生物生物量,增加土壤微生物多样性,为入侵创造有利土壤环境;入侵植物通过改变土壤微生物功能类群进而改变养分循环和其他环境条件,最终实现入侵。加强植物入侵对土壤微生物影响及其驱动的养分循环研究,阐明"植物-土壤"反馈机制,有助于预防和控制植物入侵。     

黄顶菊入侵对土壤养分的影响

土壤是植物生长的基础,入侵植物可通过竞争养分及化感等生理过程影响入侵土壤的性质及养分含量,进而影响土壤及植被生态系统的结构及功能,故外来植物的土壤效应可能是其成功入侵及群落物种组成结构演变的重要因素。因此,研究外来植物入侵对土壤的影响,可为探讨植物入侵的生态机理,有效控制有害植物入侵及保护生态平衡等提供理论依据。     

入侵植物对土壤酶活性及土壤微生物群落影响的研究进展

入侵植物给入侵地的生态系统造成了多重影响,其中入侵植物对土壤微生物群落及其代谢的影响日益受到生态学家的关注.本文综述了入侵植物对土壤酶活性及土壤微生物群落影响的研究进展.     

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。     

土壤微生物与作物种植的关系探析

土壤微生物与植物相互作用于土壤生态系统,不同的施肥方法、种植模式直接影响到土壤微生物群落的结构,土壤微生物与作物种植的研究在农作物生长和调控应用等领域应用前景潜力巨大。阐述了土壤微生物与植物的相互影响,论述了不同肥料条件对土壤微生物群落的影响,探讨了土壤微生物与作物种植模式的关系,以供相关人员参考。     

外来植物入侵的生物多样性响应及其生态防控综述

生物多样性危机在外来物种入侵下愈演愈烈,研究入侵生境中各生物因素间的互作关系有助于更好地了解外来植物入侵下的生物多样性响应,确认该外来植物成功入侵的机制,以便探讨并采取综合长效的防控措施。在外来植物入侵背景下,笔者对植物、动物及土壤微生物各物种群落的响应进行了总结,并基于此探讨了利用构建群落生物多样性进行生态防控植物入侵的潜在手段与研究思路,以期为发展生物多样性和维护生态系统稳态奠定基础。     

间作对作物、土壤及微生物影响的研究进展

间作是一种生态农业,通过植物间优势互补来提高植物的养分积累以促进生长。筛选出优良的间作模式可实现增产增收。首先,间作通过地上部生态位提高植物对光资源的利用能力,并协同地下部生态位提高植物抗逆性和抗病性,直接促进产量增加。其次,间作能改良土壤结构,改变土壤理化性质,提高养分含量和酶活性。较好的土壤条件又能正向促进植物生长、生理和养分吸收,体现出多样性净效益,使得间作系统整体产量提高。最后,间作亦会丰富土壤中微生物群落多样性,改良土壤,平衡有益和有害微生物,对植物生长发育有利。本文从植物生长生产、土壤理化结构和土壤微生物等方面综述了近10年来国内外间作研究概况,并对间作的生态和经济效益、研究的重点方向、深层次机理的探究、产业面临的瓶颈和高通量测序技术的应用这5个方面进行了展望,以期揭示间作对植物、土壤和微生物的影响,为未来间作产业发展提供经验和参考。     

高山生态系统土壤微生物群落特征及氮素动态研究进展

高山环境由于其特殊的地理位置和严酷的气候条件,限制着高山植物的生长和物候节律。探究高山生态系统土壤微生物群落的结构和组成及土壤氮素循环特征,有助于了解高山生态系统土壤对植物生长的养分供应状况。该文通过对国内外学者关于高山生态系统土壤微生物群落特征及氮素动态的研究结果进行综述,以期为探究高山环境土壤微生物活动及氮素循环提供参考。     

黄顶菊与本地植物群落对土壤微生物影响的差异性研究

因外来植物黄顶菊入侵改变了原有本地植物的地上地下生态环境条件,进而影响土壤微生物的种群数量及分布。反过来这种改变可能更有利于外来植物排挤本地植物,从而促进外来植物的入侵扩散。因此研究外来植物黄顶菊与本地植物群落对土壤微生物影响的差异性,     

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。     

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.     

外来植物水花生和苏门白酒草入侵对土壤碳氮过程的影响

外来入侵植物对土壤生态系统的影响已成为入侵生态学研究的热点问题.以我国典型入侵植物水花生(Alternanthera philoxeroides,Ap)和苏门白酒草(Conyza sumatrensis,Cs)为对象,选取撂荒的稻田为试验样地,以土著优势物种马唐(Digitaria sanguinalis,Ds)为参照,通过对入侵植物和土著植物的根际土壤进行采样分析,研究了入侵植物对入侵地土壤特性及土壤碳氮过程的影响.结果表明,与土著物种Ds相比,Ap和Cs入侵分别使土壤有机质含量增加106%和27%,全氮量增加63%和97%,铵态氮含量增加97%和94%,硝态氮含量增加71%和243%.微生物量碳增加123%和225%,微生物量氮增加225%和399%,氮净矿化速率增加2.1倍和3.8倍,反硝化速率增加1.0倍和O.8倍,酶的活性和硝化速率亦显著增加;矿化过程中Cs和Ap的CO2平均排放速率分别增加2.3倍和2.6倍,土壤N2O的平均排放速率分别增加1.9倍和2.2倍.由此可见,入侵植物显著地改变了入侵地土壤的理化特性,加速了土壤碳氮转化过程,呈现正反馈效应.     

菌根真菌与植物根际微生物互作关系研究

菌根真菌是自然生态系统中最重要的功能群之一,深入研究和揭示它与植物根际微生物间的互作关系,对进一步利用和调控根围微生物的相互作用,促进植物生长,维持农林生态系统的稳定具有重要意义。菌根真菌与某些根际有益微生物(如MHB、PGPR)具有协同促生关系。这些有益微生物可通过改变根际土壤微环境、提高根系对菌根真菌侵染的感受性等为菌根菌在根部的定殖创造有利条件;而菌根真菌则可通过改变根际土壤pH值、根际营养等方面影响根际微生物的群落结构。菌根真菌与土壤微生物通过相互促进或抑制,对宿主植物产生影响。目前,国内外关于菌根真菌与根际微生物互作中二者相互识别、协同作用的机理研究还处于探索阶段。快速发展的分子生物学技术为研究菌根围微生态区系提供了新的途径,将有助于科学有效地研究菌根围微生物之间的互作机制。     

烟田土壤微生物群落结构及功能微生物的研究现状与展望

土壤微生物是土壤生态系统的重要组成,对于维护土壤生态系统的可持续性及其生态功能具有重要意义。随着人们对农田土壤微生物研究重要性认识的不断提升及研究方法的更新,烟田土壤微生物的相关研究也受到高度重视。从土壤微生物的群落结构、功能微生物、微生物的影响因素及研究手段等方面,对我国烟田土壤微生物的研究现状及进展进行了综述。并在此基础上,提出了亟需在烟田土壤微生物研究的广度与深度、结构与功能、微生物的资源化应用及现代分子生物学技术应用等方面加强研究的建议。通过在烟草农业生产中深入开展土壤微生物的研究及应用,为烟田土壤健康保育及烟叶品质提升提供理论和实践指导。     

Changes in Soil Biota Resulting from Growth of the Invasive Weed,Ambrosia artemisiifolia L. (Compositae), Enhance Its Success and Reduce Growth of Co-Occurring Plants

Exotic plant invasion presents a serious threat to native ecosystem structure and function. Little is known about the role of soil microbial communities in facilitating or resisting the spread of invasive plants into native communities. The purpose of this research is to understand how the invasive annual plant Ambrosia artemisiifolia L. facilitates its competition capacity through changing the structure and function of soil microbial communities. The soil characteristics of different areas invaded by A. artemisiifolia were examined. Greenhouse experiments were designed to assess the effect of A. artemisiifolia invasion-induced changes of soil biota on co-occurring plant growth, and on the interactions between A. artemisiifolia and three co-occurring plant species. The results showed that the soil organic C content was the highest in heavily invaded sites, the lowest in native plant sites, and intermediate in newly invaded sites. Soil available N, P and K concentrations in heavily invaded site were 2.4, 1.9 and 1.7 times higher than those in native plant soil, respectively. Soil pH decreased as A. artemisiifolia invasion intensity increased, and was lower in invaded sites (heavily invaded and newly invaded) than in native plant sites. The soil microbial community structure was clearly separated in the three types of sites, and A. artemisiifolia invasion increased anaerobe, sulfate-reducing bacteria and actinomycete abundance. Soil biota of invaded sites inhibits growth of co-occurring plants (Galinsoga parviflora Cav., Medicago sativa L. and Setaria plicata (Lam.) T. Cooke.) compared to soil biota from un-invaded sites, but facilitates A. artemisiifolia growth and competition with co-occurring plants. A. artemisiifolia biomass was 50-130% greater when competing with three co-occurring plants, compared to single-species competition only (invasion by A. artemisiifolia alone), in heavily invaded soil. Results of the present study indicated that A. artemisiifolia invasion alters the soil microbial community in a way that favors itself while inhibiting native plant species, with measurable effects on performance of co-occurring plants.     

加拿大一枝黄花入侵对地上植被及土壤种子库的影响

为了探究外来植物对入侵地植物群落的影响,对加拿大一枝黄花（Solidago canadensis L．）入侵和未入侵地的地表植被和土壤种子库进行了样方调查和取样分析。结果表明：（1）加拿大一枝黄花入侵地地上植被的Shannon-Wiener多样性指数、Simpson优势度指数、Margalef丰富度指数、Pielou均匀度指数均低于未入侵地,且加拿大一枝黄花入侵后有利于野豌豆、加拿大一枝黄花等草本植物成为优势种。（2）与非入侵地相比,加拿大一枝黄花入侵地土壤种子库种子密度降低了58.36%,且入侵导致 0 ~ 5 cm和 5 ~ 10 cm土层的种子密度显著降低,分别降低了58.66%和68.75%;入侵地种子库的Shannon-Wiener多样性指数、Simpson 优势度指数、Pielou 均匀度指数在浅土层显著低于未入侵地。（3）入侵地和非入侵地土壤种子库都以多年生草本植物为主,但是入侵地的一年生草本植物明显低于非入侵地;土层越深土壤种子库与地上植被的相似性越低;入侵地各土层土壤种子库与地上植被的相似性高于未入侵地。明确了加拿大一枝黄花入侵改变植物群落结构特征,为本地植物群落的植被恢复和重建提供一定的科学依据。     

4种菊科植物与土壤间碳氮循环的初步研究

从植物一土壤碳氮循环入手,对比研究外来入侵种飞机草、紫茎泽兰,土著种泽兰、佩兰与土壤间碳氮循环的差异,结果表明,飞机草和紫茎泽兰极大改变了生态系统中的碳、氮流,有利于加速被入侵生态系统的养分循环;且显著甚至极显著增大了生态系统中的植物碳、氮库,对土壤碳、氮库有影响但不显著;因此加快了生态系统的碳、氮循环,且这种改变对其自身有正反馈效应,这可能是其入侵成功的机制之一。